CN105722739B - 用于对车辆进行自动控制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于对车辆进行自动控制的方法包括一个初始步骤(100)，在该步骤中给出了该车辆的一条参考局部路径和一个潜在速度(v)。计算转向角自动设定点(δcar)的一个步骤(120，121，140)使得有可能计算该车辆与该潜在速度(v)的平方成比例的侧向加速度(a_ykin)，使该车辆画出包括在与该车辆相距一个距离(Id)处与该参考局部路径相交的一个点的一条圆弧。步骤(181)在于当该侧向加速度(a_ykin)具有的值低于最大可允许侧向加速度值(a_y ^max)时生成速度设定点(vr)，该速度设定点被设定成等于该潜在速度(v)值的值，并且调节步骤(167)在于当该侧向加速度(a_ykin)具有的值高于或等于该最大可允许侧向加速度值(a_y ^max)时减小该潜在速度(v)的值，以便通过重复所述计算步骤(120，121，140)来计算一个减小的侧向加速度(a_ykin)。

Description

用于对车辆进行自动控制的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于对车辆、特别是机动车辆进行自动控制的方法和装置。本发明还涉及一种装备有该装置的车辆。

背景技术

关于自动地控制地面车辆的研究是相当多的，因为所产生的车辆自主性使得车辆的使用者能够缓解一些或全部往往乏味的驾驶任务，以使他们潜心其他活动。

例如，文件US 2008/0208461描述了一种用于通过基于所谓的“纯粹跟踪”算法而生成有待由施工机械遵循的轨迹来调节施工机械的路线的系统，该算法致使车辆沿在车辆前方某一目标距离处与该轨迹相交的一条圆弧运行。在上述文件中描述的系统更适合施工场地而不是道路而没有考虑到更加面向运输人的车辆的预期舒适性要求，特别是在抓地力和与乘客的物理相互作用方面，例如在运送人员的车辆上要考虑侧向加速度。

文件US 2009/0287376使用卡尔曼滤波来考虑由G传感器测量的加速度，以生成车辆转向角设定点。然而，所描述的装置的复杂性可能导致某些在成本和耐用性方面的缺点。

发明内容

为了补救现有技术的这些缺陷，本发明在于一种用于对车辆进行自动控制的方法，该方法包括：

-一个初始步骤，在该步骤中给出了该车辆的一条参考局部轨迹和一个潜在速度；

-计算转向角自动设定点的一个步骤，该计算转向角自动设定点致使该车辆沿包括在与该车辆相距一个目标距离处与所述参考局部轨迹相交的一个点的一条圆弧运行，其中计算了与沿所述圆弧运行的车辆的潜在速度的平方成比例的侧向加速度；

-使所述计算出的侧向加速度与一个最大可允许侧向加速度值进行比较的一个步骤；

-当所述侧向加速度具有的值低于所述最大可允许侧向加速度值时生成速度设定点的一个步骤，该速度设定点被设定成等于该潜在速度值的值；

-一个调节步骤，在该步骤中如果所述侧向加速度具有的值大于或等于所述最大可允许侧向加速度值则减小该潜在速度的值，以便通过重复所述计算步骤来计算出一个减小的侧向加速度。

在所述计算步骤中，该车辆与和该轨迹相交的所述点分隔的目标距离是与该车辆的潜在速度成比例地计算出的。

在该计算步骤中，该车辆与和该轨迹相交的点分隔的目标距离是通过使该车辆的潜在速度乘以一个可变系数来计算出的，当该侧向加速度具有的值大于或等于所述最大可允许侧向加速度值并且该圆弧与该参考局部轨迹之间的距离的绝对值小于最大可允许距离时该可变系数增大。

该距离优选被计算成等于均位于该圆弧的同一半径上的该圆弧的一个点与该轨迹的一个点之间的最大可测量距离。

更明确地讲，在一个步骤中，该最大可允许距离被计算成等于在前一次执行该计算步骤的过程中计算出的距离的绝对值的一个高估值。

该方法有利地包括当该潜在速度的值在减小之后小于最小可允许潜在速度值时生成速度设定点的一个步骤，该速度设定点被设定成等于该潜在速度在减小之前的值。

本发明还在于一种计算机程序，该计算机程序包括当在一台或多台计算机上运行所述程序时用于执行根据本发明的方法的这些步骤的多个程序代码指令。

本发明进一步在于一种用于对车辆进行自动控制的装置，该装置包括一个自动控制模块，该自动控制模块接收一个参考局部轨迹描述符作为输入，所述模块在存储器中持有根据本发明的计算机程序，以用于生成一个转向角设定点来使一个计算出的侧向加速度保持低于最大可允许侧向加速度值。

确切地讲，根据本发明的自动控制装置接收所测量到的速度反馈作为输入，以便生成一个制动和/或加速扭矩自动设定点来使侧向加速度维持低于最大可允许侧向加速度值。

本发明最后在于一种机动车辆，该机动车辆包括根据本发明的自动控制装置以便以自主模式运行。

附图说明

通过阅读以下说明并参见附图，其他的特征和优点将变得清楚，在附图中：

-图1表示根据本发明的车辆控制装置的图表，

-图2和图3表示可能的车辆轨迹，

-图4是用于解释根据本发明的方法所考虑到的物理参数的图表，

-图5、图5a和图5b示出了根据本发明的方法的步骤，

-图6示出了根据本发明的方法的附加步骤。

具体实施方式

图1显示了给车辆7提供设定点以便能够自动地控制该车辆的轨迹的装置40这些设定点针对分配至车辆7的多个车轮的转向角δ^*、制动扭矩Cf^*以及加速扭矩Ca^*。

该转向角使之有可能改变该车辆的方向，但就其本身而言并不总是足以使该车辆保持在有待遵循的轨迹上或使该车辆返回到有待遵循的轨迹。明智地施加的加速和减速有时可以是有用的。

例如，正的加速扭矩Ca^*设定点可以使配备有内燃发动机的车辆通过增加其发动机速度来加速。正的制动扭矩Cf^*设定点可以通过在多个耗散制动器上施加比例压力来使该车辆减速，这通常与从受制于零加速扭矩Ca^*设定点的内燃发动机减小速度相结合。

作为另一示例，正的加速扭矩Ca^*设定点可以使配备有牵引电动机的车辆通过给电动机供应正的电流来加速。正的制动扭矩Cf^*设定点可以通过给电动机供应负的电流、即通过再生制动来使该车辆减速，可以通过在多个耗散制动器上施加比例压力来增强该再生制动。

装置40包括一个自动控制模块10，该自动控制模块生成用于转向角δcar、制动扭矩Cfr以及加速扭矩Car的自动设定点。

虽然图1中表示为在车辆7之外以利于对该装置的描述，但应清楚的是，装置40是至少部分地或甚至完全安装在车辆7中的。

例如，模块10采用车辆7的车载实时计算机的微处理器、存储器以及输入-输出接口(未示出)。这些输入-输出接口使得模块10能够以常规方式与车辆7上的其他本地计算机和/或与该车辆的多个单元通过缆线连接或者通过符合以下汽车标准之一的通信总线进行通信，例如CAN网络、机动车辆以太网网络等。该存储器可以保存用于使装置40与该类型车辆7相适配的校准值，例如该车辆的前轮中心与后轮的轮毂中心之间的长度L。该存储器还可以含有一种计算机程序，该计算机程序包括当在一台计算机上(值得注意的是通过以上提及的微处理器)运行该程序时用于执行本说明书的其余部分所描述的方法步骤的多个程序代码指令。

如果意图是使车辆7始终以自主模式或遥控模式运行，这些模式各自是该车辆的一个可能的自动运行模式，那么供应给车辆7的针对转向角δ^*、制动扭矩Cf^*以及加速扭矩Ca^*的设定点就正好分别等于由自动控制模块10生成的针对转向角δcar、制动扭矩Cfr以及加速扭矩Car的自动设定点。

如果意图是使车辆7随意以自动模式或手动模式运行时，那么由自动控制模块10生成的针对转向角δcar、制动扭矩Cfr以及加速扭矩Car的自动设定点就被传送到一个模式选择模块11，该模式选择模块还接收由车辆7的驾驶人员用本身已知的方式致动的、对应地来自方向盘、制动器踏板以及加速器踏板(未示出)的、针对转向角δc、制动扭矩Cf以及加速扭矩Ca的手动设定点。

在双模式运行车辆选项中，选择模块11被例如安装在车辆7的实时计算机中或者在电子电路卡上。例如，以与国际专利申请WO 2013/150224中描述的系统类似的方式，通过执行经由总线或缆线接收的来自驾驶人员或另一台计算机的数字命令，在手动模式中选择模块11将供应给车辆7的针对转向角δ^*、制动扭矩Cf^*以及加速扭矩Ca^*的设定点对应地切换成针对转向角δc、制动扭矩Cfc以及加速扭矩Cac的手动设定点，并且可替代地，在自动模式中，切换成从模块10接收的针对转向角δcar、制动扭矩Cfr以及加速扭矩Car的自动设定点。

当前位置模块8实时地供应在同图2和图3中示出的一样的绝对参考系中的位置坐标xa，ya。这些绝对坐标是以多种已知的方式从例如卫星地理位置类型(特别是当车辆在露天移动时)的、里程表类型(特别是当车辆在隧道中或在地下停车场移动时)的、或者甚至惯性中心类型(如果特定的要求证明其是合理的)的本地信息loc_m中生成的。这些绝对坐标还可以是基于例如来自控制塔的雷达检测信息、受保护场地的视频监控系统信息或者采用移动通信基站的三角测量信息的远程信息以多种已知的方式来生成的。

局部导航模块9一方面从模块8接收车辆7的绝对坐标xa，ya并且另一方面接收根据穿过在以与车辆7的这些绝对坐标xa，ya相同的参考系中表示的图上标记出的多个奇异点22、23、24、25、26、27的路线从出发点21至到达点28的一个参考全局轨迹描述符Tg^*。这些奇异点可以给出例如通常可以在道路图或私人场地平面图中发现的环形路、弯道、限速区域入口等的位置。

模块9定期地生成从该车辆开始并在车辆前方的一定距离处终止的参考局部轨迹{Xr，Yr}，以便长期尽可能接近地遵循该参考全局轨迹Tg^*。

此外，以与该车辆相关联的相对参考系x，y表达的参考局部轨迹{Xr，Yr}是以本发明范围之外的已知方式来计算出的(参见文件WO2013/087514等)。

在图2至图4中标记为6的参考局部轨迹包括给定数目RTajL的离散点1、2、3、4、5，这些离散点具有从车辆7的后桥的中心与该后桥平行地测量的对应纵坐标y1＝0、y2、y3、y4、y5以及从车辆7的后桥的中间沿着将后桥的中间连结到车辆7的前桥的中间的轴线测量的对应横坐标x1、x2、x3、x4、x5。这些离散点的横坐标和纵坐标不作为参考并且值也未在这些图中示出，以免不必要地使附图内容过多。

在图2中，标记为6的参考局部轨迹被叠加在参考全局轨迹Tg^*的在该车辆前方的一个区段上，这是最一般的情况。对这些点1至5的绝对坐标的计算仅仅在于使该车辆前方的全局轨迹部分离散化。对这些点1至5的相对坐标的计算仅仅在于计算如所关心技术领域中学校广泛教授的笛卡尔参考系的变化。

在图3中，例如在避让由在车辆7上安装的、或沿该路线永久安装的一个或多个传感器(举例如摄像机)所检测到的障碍物29的情况下，标记为6的参考局部轨迹从该车辆前方的参考全局轨迹Tg^*偏离。由于这些传感器不一定能够捕捉该参考全局轨迹的在障碍物29下游侧的路线状态，因此没必要在检测时进行完全计算。虚线部分对应于在车辆7开始从该全局轨迹出发以避让障碍物29的时刻开始的轨迹部分6。如图中4以更大比例表示出的，这些点1至5属于在该车辆通过障碍物29的时刻计算的轨迹6。

其他情形可以对应于明显从该车辆前方的全局轨迹区段出发的局部轨迹，例如，如果在图上标记的全局轨迹标记不完美地重叠在行车道中线上，例如沿最近修改的路面行走。适配成检测地面上的标记的车辆传感器则可以与局部导航模块9相结合，以修改该局部轨迹从而使其与指配给该车辆的行车道的中线重合。

自动控制模块10执行一种方法，接下来参考图5、图5a、图5b和图6来说明在可能的多个不同实施例中该方法的本质步骤。

下面描述的方法可以通过生成针对转向角δcar的自动设定点和针对速度vr的自动设定点来使车辆7遵循参考局部轨迹6，从该速度自动设定点中可以生成针对制动扭矩Cfr和加速扭矩Car的自动设定点。

用于转向角δcar的自动设定点在步骤120中是一方面根据前轮车桥的中心与后轮车桥的中心之间的长度L并且另一方面根据该后轮车桥的中心与局部轨迹6和圆弧12相交处的点4分隔的目标距离Id来计算的，如图4中所表示的，当将该转向角δcar施加给该车辆的转向车轮时车辆7遵循该圆弧。

该目标距离Id在步骤120中被计算成等于该车辆的潜在速度v与预定常数T的乘积。可看出，常数T是与表示使车辆7通过遵循以上提及的圆弧12的弦重新进入局部轨迹6所需要的时间周期的时间相一致的。如果圆弧12的长度与其曲率半径R相比是小的，则常数T的值与使车辆7到达该轨迹上的点4所需要的实际时间周期并非相去甚远。显然，如果常数T的值过大，则该车辆会趋向于在重新进入该轨迹之前保持偏离该轨迹太久，并且值太小是不稳定性的根源。因此，在车辆的开发过程中，常数T的值在将其存储在该车辆的电子控制产品存储器中之前是例如通过反复试验来寻求将常数T降低到限制出现不稳定性并且然后将其在此稍微增大一个安全裕度地确定的。常数T不存在通用值，该常数与该车辆的形态相关并且因此可以是车辆与车辆间不同的。

在步骤100中潜在速度v被初始化为可能的最大速度值v^max。可能的最大速度值v^max可以是起因于该车辆正在行驶的路段的速度极限、由该车辆的使用者强加的速度设定点、关于与以堪比可能的最大速度值v^max的速度行驶的前方车辆的间距的法规、或者是关于该车辆的其他交通状况。优选是在步骤100中定期细查可能的最大速度值v^max和可能的最小速度值v^min，以将关于该车辆的交通状况变化考虑在内。可能的最小速度值v^min可以是起因于该车辆正在行驶的路段的法规约束、由该车辆的使用者强加的最小速度设定点、针对符合乘客舒适性可接受的最大纵向加速度、到达时间符合规定、或者关于该车辆的其他交通状况。

在步骤120中是通过执行接下来解释的算法来计算针对转向角δcar的自动设定点的。

在缚到该车辆上的本地参考系中的交点4的相对坐标xc，yc被确定为是局部轨迹6上最满足目标距离条件Id的点的相对坐标。

局部轨迹6在步骤100中是以连续笛卡尔函数的形式或以具有用向量Xr，Yr指定的离散点集的形式给出的。

如果局部轨迹6上存在具有满足以下等式的坐标的点：

(i)则该点被选定。

这样的点并不一定存在，特别是如果局部轨迹6是由一对向量Xr，Yr以离散的方式表达的情况下，这对向量限定了在缚到该车辆上的参考系中具有相对坐标xr，yr的数目RTrajL个离散点1、2、3、4、5。

在这种特定情形下，一种获得交点4的坐标xc，yc的简练方法是生成具有与向量Xr，Yr的基本尺寸相等的基本尺寸RTrajL的一个向量Dist，并且其与轨迹6的点1、2、3、4、5相关联的每个坐标Ir由以下公式给出：

可以在步骤100中计算向量Dist。

例如，步骤120于是包括执行获取索引子例程以获得针对向量Dist的坐标Ir的排序的索引值，该索引值是最接近于目标距离Id的值。

例如，一种实现获取索引子例程的简单方法是对多个指令进行编程，这些指令在于扫描向量Dist的坐标Tr并且选择小于Id的最大索引值Iri。如果少于Id的值的数目小于RTrajL，则多个指令选择大于Id的最低值Irs，在此之后如果最低值Irs比最高值Iri更接近目标距离Id，则其他指令用最低索引值替代最高索引值Iri。

点4于是被选择成，使其相对坐标xc，yc对应地等于向量Xr，Yr中排序索引的坐标Xr(索引)，Yr(索引)。

点4的目标轴线上与车辆7的后桥中心相距的目标距离Dist(索引)于是可能显著小于或显著大于预期的目标距离Id。

点4的目标轴线与该车辆的中间轴线之间的角度α具有由以下公式给出的正弦值sinα：

(iii)sinα＝Yr(索引)/Dist(索引)

当车辆7遵循圆弧12时，其中间轴线始终正切于圆弧12。基本几何形状指示了在圆弧12的中心处的角度等于角α的两倍。

例如，针对转向角δcar的自动设定点在步骤120中是通过使用以下公式的子例程CStCom来计算出的：

(iv)δcar:＝sat(Arctan(2·L·Yr(索引)/Dist²(索引)),δmax)

以上公式表达了针对转向角δcar的自动设定点等于限制到符号相反绝对值等于该车辆的最大可允许转向角δmax的两个界限之间的值范围的饱和函数的第一项。

还在步骤120中一方面根据前轮车桥的中心与后轮车桥的中心之间的长度L并且另一方面根据潜在速度v和针对转向角δcar的自动设定点通过以下公式来计算出潜在侧向加速度a_ykin：

(v)a_ykin:＝v²·tan(δcar)/L

在上面提到的局部轨迹6是离散地指定的具体情况下，还可以通过下列公式来计算潜在侧向加速度a_ykin：

(vi)a_ykin:＝sat(2·v²·Yr(索引)/Dist²(索引),tan(δmax))

(vii)a_ykin＝sat(2·Yr(索引)/T²,tan(δmax))

针对速度v_r的自动设定点在步骤129中被设定为等于在步骤120中使用的潜在速度值v的值。

测试步骤150检测该潜在侧向加速度a_ykin的绝对值是否超出最大可允许侧向加速度值a_y ^max。最大可允许侧向加速度值a_y ^max是根据多种不同标准来预先确定的，如车轮与路面的附着力、人类临床上可耐受的阈值、偏运动或偏舒适的驾驶模式或其他标准。

一般公认的乘客舒适性阈值为0.4g，换言之稍微小于一半的地面加速度g＝9.881m/s²。更一般地，该车辆也必须表现出不惊吓行人的行为。另一方面，该侧向加速度和纵向加速度的组合必须不超过所关心车辆的特定摩擦椭圆。如果需要重的制动或重的加速，则必须进一步减小侧向加速度。

如果该侧向加速度a_ykin的绝对值未超出最大可允许侧向加速度值a_y ^max，则激活步骤181。针对转向角δcar和速度vr的自动设定点于是被对应地取为等于在前一次执行步骤120过程中计算出的值和在前一次执行步骤129过程中设定出的值。

如果该潜在侧向加速度a_ykin的绝对值超出最大可允许侧向加速度值a_y ^max，则激活调节步骤167，以便例如通过减去一个预定值DecSpeed来减小该潜在速度值v。

值DecSpeed可以是固定的(例如为0.5m/s量级的)，或者是以百分比设定的(例如当前速度的5％的量级)。值DecSpeed还可以从是根据该车辆的速度和最大可允许侧向加速度的图中获得的。

可以使用除减去一个预设值之外的其他手段来降低潜在速度值v，例如通过将该潜在速度值v乘以例如小于一的系数。

继步骤167之后，测试步骤176检测以这种方式减小的新的潜在速度值V是否低于可能的最小速度值v^min。

如果经减小的潜在速度值V小于可能的最小速度值v^min则激活步骤182。针对转向角δcar和速度vr的自动设定点于是被对应地取为等于在前一次执行步骤120过程中计算出的值和在前一次执行步骤129过程中设定出的值。

如果经减小的潜在速度值V不小于可能的最小速度值v^min则重新激活步骤120及后续步骤。

在刚刚参考图5所描述的实施例中，在步骤167中以这种方式减小的新的潜在速度值v当再次执行步骤120时具有减小目标距离Id的作用并且因此具有基本上减小距离圆弧12与局部轨迹6的交点的距离的作用。通过固定值的常数T，可以观察到由以上公式(vii)指明的与该潜在速度减少大致成比例地减小了该侧向加速度。这可以通过以下事实来说明，再次减小速度的效果是倾向于增加转向角以在由常数T限定的时间周期结束时返回到该轨迹。

接下来参考图5a描述的实施例包括图5实施例的步骤100、步骤129、步骤150、步骤167、步骤176、步骤181、步骤182。

图5中的步骤120被步骤121取代，在该步骤中针对转向角δcar的自动设定点如在步骤120中一样是一方面根据前轮车桥的中心与后轮车桥的中心之间的长度L并且另一方面根据该后轮车桥的中心与局部轨迹6和圆弧12相交处的点4分隔的目标距离Id来计算的，如图4中所表示的，当将该转向角δcar施加给该车辆的转向车轮时车辆7遵循该圆弧。

在步骤121中计算的目标距离Id等于该车辆的潜在速度v与预定常数T和可变增益g_var的乘积。可变增益g_var在步骤121之前步骤110中被初始化为单位值，从而每一次在执行步骤110后第一次执行步骤121计算出的目标距离Id是与在前一实施例的步骤120中所计算出的相同的。

在步骤121中是以与步骤120完全相同的方式来计算潜在侧向加速度a_ykin的。

步骤121还在于计算局部轨迹6与圆弧12之间的最大距离值Ecar。

的最大距离值Ecar是通过子例程CEcar来计算的，例如，以转向角δcar、参考局部轨迹{Xr，Yr}以及该局部轨迹的目标点4的坐标xc，yc来作为参数。

转向角δcar根据以下公式给出曲率半径R：

(viii)R:＝L/tan(δcar)

参考局部轨迹{Xr，Yr}使用以下公式给出该局部轨迹的索引i增大的点的坐标xri，yri，以用于计算穿过圆弧12的所关心的点相对于圆心的距离di：

距离di使用以下公式使得能够计算该局部轨迹的索引为i的点与圆弧12的最近点的之间的距离Ecari：

(x)Ecari:＝R-di

该局部轨迹的目标点4的坐标xc，yc使得能够停止针对索引i的目标点的距离Ecari的计算。

子例程CEcar然后返回与这些计算出的距离值Ecari中的最大值相对应的与该轨迹相距的最大可观测距离的值Ecar。

在步骤121之后执行步骤122，以将最大可允许距离变量Ecar^max设定成等于在步骤121中计算出的最大可观察距离值Ecar乘以具有大于一的值的系数Maxecar的值。通过纯粹说明性和非限制性举例的方式，可以在从1.05变化至2的值的范围内、换言之在从接近一倍的值到大致两倍该值的值范围内选择用于系数Maxecar的值。如果Ecart小，则可以采用其值的两倍。Maxecart的值于是还取决于Ecart的值。

在以上参考图5描述的步骤129之前执行步骤130。在一个变体实施例中，还可以在第一次执行步骤130之前在步骤122之后直接执行步骤129。

步骤130是验证包括潜在侧向加速度a_ykin的绝对值超过最大可允许侧向加速度值a_y ^max在内的一组条件、并且至少验证最大可观察距离值Ecar小于最大可允许距离值Ecar^max的条件的步骤。

只要在步骤130中一个条件验证失败，就在步骤129之后激活步骤150。

当在步骤130中验证了所有这些条件之后激活步骤114。

步骤114主要使可变增益g_var增大，例如通过给该可变增益添加一个(例如但不一定)具有0.1与0.9之间的常数值的增量IncrG。

在类似于步骤121的步骤140中使用新的可变增益值g_var，但因此是用目标距离Id的比步骤121中更大的值来执行的。这样的效果是增加该曲率半径并且因此减小在步骤140重新计算出的针对转向角δcar的自动设定点。增大曲率半径还具有减小径向加速度a_ykin的作用。取决于该轨迹的性质，这可以具有增大最大可观察距离值Ecar的作用，这在重新执行步骤130的过程中通过使在步骤122中设定的最大可允许距离变量Ecar^max与在步骤140中计算出的新的最大可观察距离值Ecar进行比较来加以控制是重要的。如果径向加速度a_ykin大于或等于最大可允许侧向加速度值a_y ^max并且最大可观察距离值Ecar不超过针对在步骤121中计算出的最短目标距离的初始可观察到的最大距离值Ecar，步骤114和步骤140因此循环到步骤130。

步骤114和步骤140因此使之有可能通过增大该目标距离Id来减小径向加速度a_ykin，以便使速度v维持恒定。如果可能的话，维持该速度具有通过减小纵向减速度和减少增加的行驶时间来提高驾驶舒适性的优点。然而，应注意的是，当新的目标点是点13时，图3中所表示的轨迹的性质致使该轨迹上的点3与圆弧13之间的距离Eca增大。步骤130的与验证最大可观察距离值Ecar有关的条件具有防止车辆在重新进入其参考轨迹之前从该参考轨迹离去太远并且因此防止脱离道路、碰撞等可能风险的目的。

另一方面，其他类型的轨迹可能不会引起任何轨迹距离的增加或者仅引起非常轻微的增加，例如在直线参考轨迹上就是这种情况。

步骤130的与步骤114和步骤140的最大迭代次数N_iter ^max相关的附加条件使之有可能通过避免过度重复的步骤114和步骤140激活来限制计算时间(必须记住的是该计算是实时进行的)。在开发研究过程中，最大迭代次数N_iter ^max是例如考虑传感器采样周期和计算机在两次相继的取样操作中生成转向角和速度参考值的计算能力地设定在EEPROM中的。在开发研究过程中，最大迭代次数N_iter ^max还可以是使其不超过例如在此为在测试预生产车辆过程中确定的某一值，以获得对于测试驾驶员甚至乘客似乎最舒适的性能地设定在EEPROM中的。

在这种情况下，步骤114每激活一次就增加一个单位的迭代次数N_iter在步骤110中被初始化为零。步骤130于是此外在于验证当前迭代次数N_iter小于最大迭代次数N_iter ^max。

除了以上段落提到的或替代地，还可以设想到其他条件，例如与最大目标距离Id等有关的条件。

当潜在侧向加速度a_ykin不小于最大可允许侧向加速度值a_y ^max时，有必要激活步骤140来减小该潜在侧向加速度。然而，可以不必激活步骤140，虽然潜在侧向加速度a_ykin大于或等于最大可允许侧向加速度值a_y ^max。特别地，如果最大可观察距离Ecar太大(参见上文)就是这种情况。

这就是为什么虽然步骤130的验证导致不执行或停止执行步骤114和步骤140，步骤150都验证潜在侧向加速度a_ykin是否大于或等于最大可允许侧向加速度值a_y ^max的原因。

从步骤150开始，该方法以与参考图5描述的相同方式来通过步骤181、步骤167、步骤176、步骤182中的部分或全部来继续。具体地，只要潜在侧向加速度a_ykin大于或等于最大可允许侧向加速度值a_y ^max并且该车辆潜在速度v经减小后不小于最小速度v_min，该方法就循环到步骤121。

该方法可以直接循环到步骤110的下游侧的步骤121，以保存在步骤114中获得的最新的可变增益值，从而通过使步骤114和步骤140的激活经济化来节省计算时间。

通过在步骤110上游循环，该方法使可变增益g_var的值重新初始化到一并且因此提供了获得比在最近一次执行步骤140之后所获得的更短的目标距离的可能性，如果在步骤121中使用经减小的潜在速度v的值就可能导致这样。

因此，刚刚参考图5a进行描述的方法的实施例的这些步骤使得能够以优化乘客舒适性为目标通过使侧向加速度尽可能地低于最大可允许值来在降低速度与增加目标距离之间获得平衡。

图5b的实施例类似于图5a的实施例。简言之，在图5a的方法中，步骤100和继其之后的其他步骤是在每个时钟脉冲(例如每20ms)定期地激活的。在图5b的方法中，步骤100和继其之后的其他步骤是在每激活一次步骤181或步骤182之一后被连续地激活的。

自动控制模块10中执行的每次步骤181或步骤182因此使得能够直接生成针对转向角δcar的自动设定点并且间接生成针对制动扭矩Cfr和加速扭矩Car的设定点。

图6示出了将在步骤181或步骤182之一获得的参考速度v_r用于生成针对制动扭矩Cfr和加速扭矩Car的设定点的一种可能应用。

在步骤190中，当车辆7被启动时，针对制动扭矩Cfr和加速扭矩Car的设定点在起动该车辆的发动机时被初始化为空值。

在步骤191中计算车辆7的参考速度v_r与所测量出的速度v_m之间的误差ε。

在步骤192中将该误差ε(在一个乘法器系数内)添加到加速扭矩参考Car的当前值上，以获得扭矩需求Acc。

测试步骤193验证一组条件以确定加速扭矩Car或制动扭矩Cfr是否适合于最佳地满足在步骤192中获得的扭矩需求Acc，从而如果是制动扭矩Cfr被确定为是合适的则激活步骤194，并且如果是加速扭矩Car被确定为是合适的则激活步骤195。

如果扭矩需求Acc大于或等于零，这对应于克服或补偿动态力和耗散力以使该车辆加速、维持其速度，或使其适度地减速(例如锁定到一个较低的参考速度)的需求，则用于激活步骤195的第一条件被验证肯定。

如果用于加速扭矩Car的设定点是空值，则用于激活步骤195的第二条件被验证肯定。

也是如此。可以在步骤193中验证上述这些条件之外的其他条件，例如，与速度误差ε小于一个负阈值就立即激活步骤194(即使该扭矩要求Acc大于或等于零也是如此)有关的条件。该条件补救了在步骤195中实施的总调节的基本上非空响应时间的缺点。

如果步骤193的所有条件都被验证肯定，则步骤195被激活以实施目标为以零速度误差ε运行的总扭矩调节。

在步骤195中，速度误差ε与积分加速度增益Ga相乘，其乘积被添加到针对加速转矩Car的设定点的前一值上以获得针对加速转矩Car的新设定点值。

只要步骤193的这些条件之一被验证否定，步骤194就被激活以实施目标为以短延迟运行的饱和比例扭矩调节。

在步骤194中，速度误差ε与比例制动增益Gf相乘以获得针对制动转矩Cfr的设定点的相反值从而在速度误差ε为负的条件下生成针对制动扭矩Cfr的正设定点并且在速度误差ε为正的条件下生成针对制动扭矩Cfr的零设定点。针对加速转矩Car的设置点被设定为零，以便不在制动过程中非必要地从发动机要求转矩。

被激活的步骤194或195然后循环到步骤191以便根据就所测量的速度vm相对于由步骤181、182之一给出的针对速度vr的制动设定点而言的误差ε来生成必要的转矩设定点。

Claims (11)

1.一种用于自动控制车辆的方法，包括：

- 一个初始步骤（100），在该步骤中给出了该车辆的一条参考局部轨迹（6）和一个潜在速度（v）；

- 计算转向角自动设定点（δcar）的一个步骤（120，121，140），该计算转向角自动设定点致使该车辆沿包括在与该车辆相距一个距离（Id）处与所述参考局部轨迹（6）相交的一个点的一条圆弧（12，13）运行，其中计算了与沿所述圆弧（12）运行的车辆的潜在速度（v）的平方成比例的侧向加速度（a_ykin）；

- 使所述计算出的侧向加速度（a_ykin）与一个最大可允许侧向加速度值（a_y ^max）进行比较的一个步骤（150）；

- 当所述侧向加速度（a_ykin）具有的值低于所述最大可允许侧向加速度值（a_y ^max）时生成速度设定点（vr）的一个步骤（181），该速度设定点被设定成等于该潜在速度（v）值的值；

- 一个调节步骤（167），在该步骤中如果所述侧向加速度（a_ykin）具有的值大于或等于所述最大可允许侧向加速度值（a_y ^max）则减小该潜在速度（v）的值，以便通过重复所述计算步骤（120，121，140）来计算出一个减小的侧向加速度（a_ykin）。

2.如权利要求1所述的用于自动控制车辆的方法，其特征在于，在所述计算步骤（120，121，140）中，该车辆与和该轨迹相交的所述点分隔的距离（Id）是与该车辆的潜在速度（v）成比例地计算出的。

3.如权利要求1和2中任一项所述的用于自动控制车辆的方法，其特征在于，在所述计算步骤（120，121，140）中，该车辆与和该轨迹相交的所述点分隔的距离（Id）是通过使该车辆的潜在速度（v）乘以一个可变系数来计算出的，当所述侧向加速度（a_ykin）具有的值大于或等于所述最大可允许侧向加速度值（a_y ^max）并且所述圆弧（12，13）与该参考局部轨迹（6）之间的距离（Ecar）的绝对值小于最大可允许距离（Ecar^max）时该可变系数增大。

4.如权利要求3所述的用于自动控制车辆的方法，其特征在于，所述距离（Ecar）被计算成等于均位于该圆弧（12，13）的同一半径上的该圆弧（12，13）的一个点与该轨迹（6）的一个点（2，3，4）之间的最大可测量距离。

5.如权利要求4所述的用于自动控制车辆的方法，其特征在于，在一个步骤（122）中，所述最大可允许距离（Ecar^max）被计算成等于在前一次执行该计算步骤（121）的过程中计算出的距离（Ecar）的绝对值的一个高估值。

6.如权利要求1、2、4和5中任一项所述的用于自动控制车辆的方法，其特征在于，该方法包括当该潜在速度（v）的值在减小之后小于最小可允许潜在速度值时生成速度设定点（vr）的一个步骤（182），该速度设定点被设定成等于该潜在速度（v）在减小之前的值。

7.如权利要求3所述的用于自动控制车辆的方法，其特征在于，该方法包括当该潜在速度（v）的值在减小之后小于最小可允许潜在速度值时生成速度设定点（vr）的一个步骤（182），该速度设定点被设定成等于该潜在速度（v）在减小之前的值。

8.一种计算机可读存储介质，具有存储在其上的计算机程序，所述计算机程序包括当在一台或多台计算机上运行所述计算机程序时用于执行如权利要求1至7中任一项所述的方法的这些步骤的多个程序代码指令。

9.一种用于自动控制车辆的装置（40），包括：

- 一个自动控制模块（10），该自动控制模块接收一个参考局部轨迹（6）描述符（{Xr，Yr}）作为输入，所述自动控制模块（10）包括如权利要求8所述的计算机可读存储介质，以用于生成一个转向角设定点（δcar）来使一个计算出的侧向加速度（a_ykin）保持低于最大可允许侧向加速度值（a_y ^max）。

10.如权利要求9所述的用于自动控制车辆的装置（40），其特征在于，该用于自动控制车辆的装置接收所测量到的速度（vm）反馈作为输入，以便生成一个制动和/或加速扭矩（Cfr，Car）自动设定点来使所述侧向加速度（a_ykin）维持低于最大可允许侧向加速度值（a_y ^max）。

11.一种机动车辆，包括如权利要求9和10中任一项所述的用于自动控制车辆的装置（40）以便以自主模式运行。