CN106043302B - 车辆的主动巡航控制系统及其方法 - Google Patents

车辆的主动巡航控制系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种车辆的主动巡航控制系统及其方法，所述车辆的主动巡航控制系统包含：一车辆传感部，用以测量一车辆的一行驶速度、一加速度及一转向角；一前方车辆传感部，用以感测行驶在所述车辆前方的一前方车辆；及一控制器，根据已测量的行驶速度、加速度及转向角执行一侧向控制，以及当测量的行驶速度为一预设临界值或更少时则执行一加速及减速控制，以保持与所述前方车辆的一预定距离。

Description

车辆的主动巡航控制系统及其方法
技术领域
本发明的实施方案是有关于一种车辆的主动巡航控制系统，特别是有关于一种对用户产生行驶便利及安全的车辆的主动巡航控制系统，其功能包含根据监测一前方车辆及所述车辆的状况与前方车辆保持一恒定距离，在所述车辆行驶的一车道中保持一安全距离等，例如，以使可能的自动驾驶变成可能，及有关于与其相同的一控制方法。
背景技术
在一般的情况下，当用户不希望发生车道偏离或瞌睡驾驶而预测车道偏移，车道保持辅助系统(lane keep assistance system,LKAS)为一种通过操作方向盘辅助一车辆保持在车道内的系统。当驾驶员偏离一车道而没有产生一车道变换信号，LKAS通过先产生一警示音然后施加适当的转向扭矩协助用户保持在所述车道中。即当一车辆偏离一车道，如LKAS这样的系统会检测起程及协助一驾驶员驾驶所述车辆以一相应速度在一目标车道中。
LKAS通过一传感器等感测车辆信息，例如一转向角及一车辆的偏移率，通过考虑一车道(lane)，一弯曲半径(radius of curvature)，一偏离角(departure angle)，一侧向位移(lateral displacement)及根据由LKAS感测的所述输入信号等来预测一车辆移动而使用一控制逻辑控制所述车辆，确定一介入时间，然后根据从所述控制逻辑接收的数据校正控制一转向转矩。所述转向转矩的校正控制通过一电机驱动助力转向系统(motor drivepower steering system,MDPS)。
然而，由于像这样的一种LKAS只有当高速行驶时被检测车道偏离而启动一转向控制，且在一车道正常或低速行驶时不执行所述转向控制，当驾驶员在低速行驶时，例如在已升高的堵塞交通中，对于提高驾驶员的便利性的技术是有需要的。
此外，当驾驶员设定一车辆速度至一预定速度，即使当驾驶员不踩踏制动器或加速器，目前的一种自适应巡航控制(adaptive cruise control,ACC)系统仍根据一外部道路的条件通过保持一车辆速度提供驾驶员便利性。
另外，即使有一种智能巡航控制系统能够加速或减速，同时通过具有近期已发展的车辆雷达系统保持与一前方车辆的一距离。
这种车辆的ACC系统操控一加速控制系统、一引擎控制系统及利用包含受控制车辆及前方车辆之间的一距离、之间的相对速度及通过一前方雷达传感器感测所述受控制车辆相对于一行驶方向的一角度以及一预设纵向速度及所述受控制车辆的一加速极限的信息而控制车辆的一制动控制系统。
然而，由于一车辆的纵向及侧向控制分别通过利用LKAS及ACC系统执行，有越来越多的需求用于在低速行驶时不进行车道保持的辅助。
发明内容
本发明公开的一方案为，通过组合一前方车辆感测传感器、一传统车轮速度传感器、偏移率、一转向角、侧向加速及那些一车道保持辅助系统(LKAS)及一自适应巡航控制(ACC)系统可单独被操作的相似的结构等，来提供整合式自动控制转向、加速、减速及停止。
因此，本发明在堵塞交通区域通过辅助驾驶对驾驶者提供驾驶便利性。
另外本发明的其他部分将公开在以下的说明中，说明中的部分为明显易见的，或可通过本发明公开的实施例所知悉。
根据本发明公开的一方案，提供一种车辆的主动巡航控制系统(active cruisecontrol system)，包含：一车辆传感部，用以测量一车辆的一行驶速度、一加速度及一转向角；一前方车辆传感部，用以感测行驶在所述车辆前方的一前方车辆；及一控制器，根据已测量的行驶速度、加速度及转向角执行一侧向控制，以及当测量的行驶速度为一预设临界值或更少时则执行一加速及减速控制，以保持与所述前方车辆的一预定距离。
另外，所述控制器包含：一车辆移动预测部，根据已测量的所述行驶速度、加速度及转向角预测所述车辆的一移动信息；一前方车辆轨迹产生器，根据所预测的所述车辆的移动信息及通过所述前方车辆传感部感测的所述前方车辆的一位置信息，产生所述前方车辆的一轨迹；一行驶路径产生器，根据所产生的所述前方车辆的轨迹产生所述车辆的一行驶路径；一加速及减速控制器，根据所产生的所述车辆的行驶路径执行所述加速及减速控制；及一转向控制器，根据所预测的所述车辆的移动信息及行驶路径执行所述侧向方向控制。
此外，所述加速及减速控制器执行加速、减速及停止控制，以根据所产生的行驶路径保持与所述前方车辆的一预定距离。
另外，所述车辆传感部还包含：一全球定位系统(GPS)接收器，用以接收所述车辆的位置信息。
另外，所述移动信息由所述车辆移动预测部预测，且包含所接收的所述车辆的的位置信息。
根据本发明公开的另一方案，提供一种车辆的主动巡航控制方法，包含步骤：测量一车辆的一行驶速度、一加速度及一转向角；感测行驶在所述车辆前方的一前方车辆；根据已测量的行驶速度、加速度及转向角预测所述车辆的一移动信息；根据所预测的所述车辆的移动信息及所述前方车辆的一位置信息产生所述前方车辆的一轨迹；根据所述前方车辆的轨迹执行一加速及减速控制；及根据所预测的移动信息及所产生的所述前方车辆的轨迹信息，操控一侧向控制及一转向控制。
另外，当所述车辆的行驶速度为一预设临界值或更少时，根据所预测的移动信息及所感测的所述前方车辆的位置信息产生所述前方车辆的轨迹。
此外，所述加速及减速控制的执行包含：根据所产生的所述前方车辆的轨迹信息产生一行驶路径，以保持与所述前方车辆的一预定距离；及根据所述行驶路径执行所述加速及减速控制。
另外，通过另包含所述车辆的一全球定位系统(GPS)信息来产生所述前方车辆的轨迹。
根据本发明公开的一方案，提供一种车辆的主动巡航控制系统，包含：一车辆传感部，用以测量一车辆的一行驶速度、一加速度及一转向角；一前方车辆传感部，用以感测行驶在所述车辆前方的一前方车辆；及一控制器，根据已测量的行驶速度、加速度及转向角执行一侧向控制，以及当测量的行驶速度为一预设临界值或更少时则执行一加速及减速控制，以保持与所述前方车辆的一预定距离。
所述控制器包含：一车辆移动预测部，根据已测量的所述行驶速度、加速度及转向角预测所述车辆的一移动信息；一前方车辆轨迹产生器，根据所预测的所述车辆的移动信息及通过所述前方车辆传感部感测的所述前方车辆的一位置信息，产生所述前方车辆的一轨迹；一行驶路径产生器，根据所产生的所述前方车辆的轨迹产生所述车辆的一行驶路径；一加速及减速控制器，根据所产生的所述车辆的行驶路径执行所述加速及减速控制；及一转向控制器，根据所预测的所述车辆的移动信息及行驶路径执行所述侧向方向控制。
所述加速及减速控制器执行加速、减速及停止控制，以根据所产生的行驶路径保持与所述前方车辆的一预定距离。
所述车辆传感部还包含：一全球定位系统接收器，用以接收所述车辆的位置信息。
所述移动信息由所述车辆移动预测部预测，且包含所接收的所述车辆的的位置信息。
根据本发明公开的一方案，提供一种车辆的主动巡航控制方法，包含步骤：测量一车辆的一行驶速度、一加速度及一转向角；感测行驶在所述车辆前方的一前方车辆；根据已测量的行驶速度、加速度及转向角预测所述车辆的一移动信息；根据所预测的所述车辆的移动信息及所述前方车辆的一位置信息产生所述前方车辆的一轨迹；根据所述前方车辆的轨迹执行一加速及减速控制；及根据所预测的移动信息及所产生的所述前方车辆的轨迹信息，操控一侧向控制及一转向控制。
当所述车辆的行驶速度为一预设临界值或更少时，根据所预测的移动信息及所感测的所述前方车辆的位置信息产生所述前方车辆的轨迹。
所述加速及减速控制的执行包含：根据所产生的所述前方车辆的轨迹信息产生一行驶路径，以保持与所述前方车辆的一预定距离；及根据所述行驶路径执行所述加速及减速控制。
在所述加速及减速控制的执行中，所述轨迹信息还包含通过另包含所述车辆的一全球定位系统信息来产生所述前方车辆的轨迹。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的一种主动巡航控制系统的一方框图。
图2是根据本发明一实施例的一种主动巡航控制系统说明一车辆传感部的一方框图。
图3是根据本发明一实施例的一种主动巡航控制系统说明一前方车辆传感部的一方框图。
图4是根据本发明一实施例的一种主动巡航控制系统说明一控制器的一方框图。
图5是根据本发明一实施例的一种主动巡航控制方法的一流程图。
具体实施方式
在下文中，本发明的内容将参照附图进行说明。以下的实施例将对本领域技术人员传达本发明所揭露的范围。
然而，本发明的内容并不局限于本说明书所提供的实施例，而且可依照不同的形式实施。在附图中，对于清楚本发明的内容，不相关的部分的描述可以省略，且组件的尺寸对于说明方便可被夸大描述。
图1是根据本发明一实施例在一车辆中的一种主动巡航控制系统1的一方框图，图2至4是根据本发明一实施例在所述车辆中的一种主动巡航控制系统1的多个组件的方框图。
首先，参照图1所示，在所述车辆中的一种主动巡航控制系统1包含一车辆传感部10、一前方车辆传感部20及一控制器30。
所述车辆传感部10是一种用于感测所述车辆的一行驶速度、一加速度及一转向角等车辆状态并传送检测信息至所述控制器30的一组件。具体而言，如图2所示，所述车辆传感部10包含一转向角传感器11、一加速度传感器12、一速度传感器13及一全球定位系统(GPS)接收器14。
所述转向角传感器11用以测量一转向角。所述转向角传感器11可安装在一方向盘3的一下缘，并且可感测转向速度、一转向方向及一方向盘的一转向角度。这样的一种转向角传感器11可包含一方向盘角速度传感器(未绘示)，用以感测所述方向盘的旋转速度。
所述加速度传感器12用以测量所述车辆的加速度。所述加速度传感器12可包含一侧向加速传感器(未绘示)及一纵向加速传感器(未绘示)。所述侧向加速传感器测量沿着一侧向方向的加速度，当X轴表示所述车辆的移动方向及所述移动方向的一垂直轴(Y轴)表示为所述侧向方向。所述侧向方向可感测在所述车辆的移动方向的X轴的加速度。
在所述加速度传感器12中的这样的一种加速传感器为一种用于感测，每单位时间的速度变化的一种组件，并感测动态力，例如加速度、振动及利用惯性力、电致伸缩及陀螺仪的原理所进行的测量。接着将所测量的加速度传送至所述控制器30。
所述速度传感器13可安装在所述车辆的车轮的内侧，感测所述车辆的车轮的转速，并传送所感测的信号至所述控制器30。具体而言，所述速度传感器13可包含一车轮速度传感器(未绘示)，用以测量所述车辆的速度。
所述全球定位系统接收器14用以接收所述车辆2的一位置。所述全球定位系统接收器14可接收所述车辆2的目前位置及根据一导航单元已储存的所述道路信息接收从一数据库目前存在所述车辆2的道路信息。例如，所述道路信息可包含速度限制、车道信息及驾驶所述车辆在所述车道上等信息。这样的一种全球定位系统接收器14可传送所接受的全球定位系统的信息及其他道路信息至所述控制器30。
接着，根据本发明的一实施例在所述车辆中的所述主动巡航控制系统1的所述前方车辆传感部20揭露一种用于感测行驶在所述车辆2前方的一前方车辆4的一种组件，并包含一相机传感器21及一雷达传感器22。
所述相机传感器21可设置一相机传感器(未绘示)用以在所述车辆2的前方方向拍摄照片，在所述车辆的外部拍摄照片，并产生所述图像信息。
使用的所述相机一般包含一个或以上的通道，而且通常包含一个互补金属氧化物半导体(CMOS)作为所述图像传感器。所述CMOS图像传感器为转换一显露图像至电子数据传输的一种半导体装置。通过所述相机获得的图像被传送至所述控制器30中。
因此，通过所述相机获得的图像包含所述车辆2及所述前方车辆4的图像，及驾驶所述车辆2及所述前方车辆4在一车道上等信息。
此外，所述前方车辆传感部20包含一激光传感部22。这种激光传感部22可包含一激光传感器，用以感测存在于所述车辆2前方的所述前方车辆4。红外光激光传感器通常用于这一种激光传感器，其可向所述车辆的前方发射红外光，并接收通过包含所述前方车辆4的前方一车辆所反射的红外光。
另外，所述红外光激光可提供对应所述红外光的一电子信号至所述控制器30，而且所述控制器30也可利用所反射的红外光的一幅度或发射的红外光及反射的红外光的一时间差计算其他车辆及所述车辆的一距离。
然而，所述前方车辆传感部20设置用以感测所述前方车辆4并不局限在一相机传感器或一激光传感器，且所述前方车辆传感部20也可包含一雷达传感器(未绘示)及类似用以感测一前方车辆的组件。
此外，所述前方车辆40通过所述前方车辆传感器20感测可在所述车辆2的前方定位多个车辆，而不表示仅能够在所述车辆2的前方感测一前方车辆。
所述控制器30一般控制本发明公开的一实施例在所述车辆中的所述主动巡航控制系统1。
具体而言，所述控制器30可在所述主动巡航控制系统1的各种组件及所述车辆2的所述控制器30之间调解输入/输出的数据，并且包含一主处理器31，用以控制所述车辆的加速、减速及转向，及一存储器32，用以存储程序及数据。
所述存储器32可暂时存储用于控制所述主动巡航控制系统1的一操作的控制数据，由所述车辆传感部10感测的车辆信息，通过所述前方车辆传感部20感测的前方车辆信息，从所述主处理器31输出的各种控制信号等相似的信息。
具体而言，所述存储器32可包含一挥发性存储器，例如S-RAM、D-RAM以及非挥发性存储器，例如快闪存储器(flash memory)、ROM、可擦除可编程只读存储器(erasableprogrammable read only memory,EPROM)及电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasable programmable read only memory,EEPROM)。
特别是，所述非挥发性存储器可半永久(semi-permanently)存储用于控制所述车辆的主动巡航控制系统1的控制程序及控制数据，且所述挥发性存储器可从所述非挥发性存储器载入所述控制程序及所述控制数据，并暂时存储所述控制程序，而且所述控制数据及暂时存储通过所述车辆传感器10感测的车辆车辆信息、通过所述前方车辆传感器20感测的前方车辆信息，及通过所述主处理器31的各种控制信号。
在上述的说明中，所述控制器30的结构是从硬件的角度进行描述。
以下，从一软件的角度而言，这样的一种控制器30可包含一车辆移动预测部100、一前方车辆轨迹产生器200、一行驶路径产生器300、一加速及减速控制器400及一转向控制器500。
首先，所述车辆移动预测部100可根据通过所述车辆2的车辆传感部10感测的所述车辆的行驶速度、加速度及转向角计算所述车辆2的一移动距离及一方向。也就是说，所述车辆移动预测部100可利用所述转向角、所述车辆的速度及所获得的侧向加速度预测所述车辆的一相对移动距离及所述车辆的一方向。
接着，所述前方车辆轨迹产生器200根据由所述车辆2的所述前方车辆传感器20获得的前方车辆4的位置信息、所述前方车辆4及所述车辆2在一车道中的位置信息、目前所述车辆2及所述前方车辆4之间的一距离的信息，及通过所述车辆移动预测部100预测所述车辆的一相对移动距离及一方向产生一前方车辆的一轨迹。
另外，通过所述前方车辆传感器20感测的所述前方车辆40可包含在所述车辆2前方定位的多个前方车辆，而且不代表所述车辆2前方仅定位一前方车辆。
因此，所述前方车辆轨迹产生器200可产生在所述车辆前方的多个前方车辆的多个轨迹，而且根据所述多个前方车辆的多个轨迹产生对于所述车辆2最合适的行驶路径。
在这个时候，所述行驶路径产生器300根据所产生的所述前方车辆4的轨迹产生所述车辆2的一行驶路径。也就是说，所述行驶路径产生器300根据一前方车辆轨迹信息的累积并利用多项式类型的连续函数产生一行驶路径，然而，一行驶路径的产生并不局限于此，而且所述车辆2的一行驶路径也可通过已知的技术产生，使误差率可最小化。
此外，所述行驶路径产生器300可设置一安全行驶速度，用以根据产生的一行驶路径来保持与所述前方车辆4的一安全距离。
接着，所述车辆2的一纵向方向控制可根据所述车辆产生的行驶路径通过由本发明一实施例所揭露用于执行主动巡航的一加速及减速控制器400进行，而且所述车辆2的一侧向方向控制可利用所述转向控制器500进行。
具体而言，一加速及减速控制器400控制加速、减速及停止，使得所述车辆2保持一安全行驶速度以保持与前方车辆4的一预定距离。
特别是，根据本发明的一实施例的所述车辆的主动巡航控制系统1揭露当车辆速度为一预定速度或更少时，例如行驶在堵塞交通中并执行一纵向方向控制以保持与所述前方车辆4的一安全距离，对于一驾驶员具便利性的主动巡航。
此外，根据本发明的一实施例的所述车辆的主动巡航控制系统1还揭露当行驶在没有车道的交叉路口的区域可通过计算所述前方车辆的轨迹所执行对于用户具便利性的主动巡航。
所述转向控制器500可根据由所述车辆传感部10及所述前方车辆传感部20所获得的信息执行一侧向方向控制，使得所述车辆在行驶时不会离开车道。具体而言，根据本发明一实施例的一侧向方向控制揭露当车辆速度为一预定速度或更少，例如在行驶在堵塞交通中，执行对于驾驶员具便利性的主动巡航，及执行一转向控制，避免一驾驶员不控制方向盘而偏离车道。
在以上的描述中，根据本发明一实施例的所述车辆的主动巡航控制系统1的结构进行描述。
之后，将根据本发明一实施例的所述车辆的主动巡航控制系统1的一操作进行描述。
图5是根据本发明一实施例的一车辆的主动巡航控制方法的一流程图。
首先，所述车辆2感测所述车辆的一移动状态(S10)。具体而言，在所述车辆2中的主动巡航控制系统1的所述车辆传感部10获得一转向角、加速度、车辆速度及所述车辆目前位置的GPS信息。接着，所述车辆的一相对移动距离及一方向根据所述获得的车辆信息进行预测。
另外，所述车辆2感测一前方车辆(S20)。具体而言，在所述车辆的主动巡航控制系统1的所述前方车辆传感部20获得所述前方车辆4及所述车辆2之间的一距离的信息及所述车辆行驶在一车道的信息。接着，所述车辆2根据所述前方车辆4的位置信息、所述前方车辆4及所述车辆2在所述车道的位置信息、目前所述车辆2及所述前方车辆4之间的一距离的信息，及通过车辆移动预测部100预测所述车辆的一相对移动及一方向来产生所述前方车辆的一轨迹(S30)。
接着，所述车辆2的一行驶路径根据所产生的前方车辆的轨迹而产生(S40)。具体而言，在所述车辆的主动巡航控制系统1的所述控制器30可根据所述前方车辆的轨迹信息的累积利用多项式类型的一连续函数产生一行驶路径。
在这个部分，与所述前方车辆4保持一安全距离的安全行驶速度可根据所产生的行驶路径进行设定。
最后，所述控制器30根据所产生所述车辆的行驶路径执行所述车辆的加速及减速控制(S50)及执行包含所述车辆的一侧向方向控制的一转向控制(S60)。根据本发明一实施例的所述车辆的主动巡航控制系统1揭露当驾驶员行驶在堵塞交通中对用户便利性最大化，及以往没有执行的所述车辆的加速、减速及停止能够同时以一低速行驶而执行。
如上所述可显见的，本发明揭露的实施例通过组合一前方车辆传感器、一传统车轮速度传感器、偏移率、转向角、侧向加速度及用于独立操作的车道保持辅助系统(LKAS)及自适应巡航控制(ACC)系统的相关结构，可整体自动的控制转向、加速、减速及停止。
此外，本发明的实施例的揭露可通过协助行驶在堵塞交通中而提供用户较具便利性的驾驶。
虽然本发明的一实施例已参照上述附图进行描述，但本发明公开的内容并不局限于上述的具体实施例中，本领域技术人员的各种变化和修改可以如以下权利要求的定义而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种车辆的主动巡航控制系统：所述系统包含：
一车辆传感部，用以测量一车辆的一行驶速度、一加速度及一转向角；
一前方车辆传感部，用以感测行驶在所述车辆前方的一前方车辆；及
一控制器，根据已测量的行驶速度、加速度及转向角执行一侧向控制，以及当测量的行驶速度为一预设临界值或更少时则执行一加速及减速控制，以保持与所述前方车辆的一预定距离，
其特征在于：所述控制器包含：
一车辆移动预测部，根据已测量的所述行驶速度、加速度及转向角预测所述车辆的一移动信息；
一前方车辆轨迹产生器，根据所预测的所述车辆的移动信息及通过所述前方车辆传感部感测的所述前方车辆的一位置信息，产生所述前方车辆的一轨迹；
一行驶路径产生器，根据累积的所产生的所述前方车辆的轨迹的轨迹信息利用多项式类型的一连续函数产生所述车辆的一行驶路径；
一加速及减速控制器，根据所产生的所述车辆的行驶路径执行所述加速及减速控制；及
一转向控制器，根据所预测的所述车辆的移动信息及行驶路径执行侧向方向控制。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述加速及减速控制器执行加速、减速及停止控制，以根据所产生的行驶路径保持与所述前方车辆的一预定距离。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述车辆传感部还包含：一全球定位系统接收器，用以接收所述车辆的位置信息。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述移动信息由所述车辆移动预测部预测，且包含所接收的所述车辆的的位置信息。
5.一种车辆的主动巡航控制方法：所述方法包含步骤：
测量一车辆的一行驶速度、一加速度及一转向角；
感测行驶在所述车辆前方的一前方车辆；
根据已测量的行驶速度、加速度及转向角预测所述车辆的一移动信息；
根据所预测的所述车辆的移动信息及所述前方车辆的一位置信息产生所述前方车辆的一轨迹；
根据所述前方车辆的轨迹执行一加速及减速控制；及
根据所预测的移动信息及所产生的所述前方车辆的轨迹信息，操控一侧向控制及一转向控制，
其特征在于：当所述车辆的行驶速度为一预设临界值或更少时，根据所预测的移动信息及所感测的所述前方车辆的位置信息产生所述前方车辆的轨迹，并且
所述加速及减速控制的执行包含：
根据累积的所产生的所述前方车辆的轨迹的轨迹信息利用多项式类型的一连续函数产生一行驶路径，以保持与所述前方车辆的一预定距离；及
根据所述行驶路径执行所述加速及减速控制。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述方法还包含：通过另包含所述车辆的一全球定位系统信息来产生所述前方车辆的轨迹。
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