CN106166993B - 用于操作能够自主驾驶的车辆的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作机动车辆的方法，该机动车辆能够在位于该机动车辆上的人类驾驶员的控制下驾驶或至少在路线的某些部分上自主地驾驶，并且该机动车辆能够避免碰撞、检测对驾驶员的不利影响和引起紧急停止。根据本发明，该机动车辆具有紧急制动辅助装置，并且，如果在自主驾驶模式下检测到对驾驶员的不利影响，则预置用于紧急制动操作的特性曲线(1)以如下方式改变，即紧急制动操作在早期点开始且制动力比在非自主模式下更慢地增强。

Description

用于操作能够自主驾驶的车辆的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于操作机动车辆的方法和装置，该机动车辆能够在位于机动车辆上的人类驾驶员的控制下驾驶或至少在路线的某些部分上自主地驾驶，并且该机动车辆能够避免碰撞、检测对驾驶员的不利影响且引起紧急停止。

背景技术

这样的机动车辆从US 8 280 623B2是已知的。如果突然出现障碍物或如果驾驶员由于驾驶状况而负担过重或身体上不能够控制车辆，则车辆可以采取控制。对驾驶员的不利影响可以凭借如下事实来检测，即车辆已经离开预定路径以及方向盘或踏板未被激活持续相对长的时间。车辆也可以引起紧急停止，其中车辆在自主控制下进入停止状态。这显然相当缓慢地发生并且当在真正紧急制动操作的情况下时不具有最大制动力。

US 8 352 110B2公开了一种机动车辆，该机动车辆能够自主驾驶且基于方向盘上的接触传感器的信号在驾驶员正在驾驶车辆时检测对驾驶员的不利影响，并且如果有的话采取对方向盘的控制。

当代机动车辆经常装备有紧急制动辅助装置，该紧急制动辅助装置检测障碍物并且，如果距障碍物的距离变得太小而驾驶员没有相应地起反应，则触发完全制动以便避免与障碍物的碰撞，或至少来降低碰撞的严重程度。因此，紧急制动辅助装置不同于仅构成是车辆驾驶员的责任范围的一部分的制动助力器的制动辅助装置，并且也不同于用于在出乎意料地出现对驾驶员不利影响的情况下使行程终止的紧急停止装置。

紧急制动辅助装置可以使用制动模块中的传统真空制动系统——其使用泵——来实施，所述泵用于车辆运动动力学控制器(电子稳定控制器；ESC)或防抱死制动系统(ABS)，以便致动制动器而与通过驾驶员激活制动踏板无关。

紧急制动辅助装置沿着随从部分制动操作转变为完全制动操作的时间而变化的预置特性曲线增强制动力或制动压力。这个特性曲线通常是斜坡函数，该斜坡函数以大约恒定的梯度从零上升到最大值并且保持所述最大值持续一定时间段。用于紧急制动操作的制动力或制动压力的特性曲线以如下方式预置，即它匹配通常控制车辆的驾驶员。

发明内容

本发明基于能够提供一种能够用紧急制动辅助装置自主驾驶的机动车辆的目的。

这个目的通过具有如下所述的特征的方法和装置来实现。

本发明的有利发展在以下公开内容中具体说明。

本发明基于已知的紧急制动辅助装置在自主机动车辆时不能简单地安装的实现。事实上，可以是如下事实，即由于他对车辆的自主驾驶能力的信任，驾驶员控制所述车辆比将在任何非自主车辆中允许的更少，即使在具有紧急制动辅助装置和/或另一个驾驶辅助装置例如自适应巡航控制器的车辆中。因此，驾驶员参与的能力可能会在某些方面被非常不利地影响，例如，他可能困倦或睡着或，例如，忙于移动通信设备。在这种情况下，完全制动，即使以部分制动开始，可以使驾驶员震惊到他通过例如踩下加速器踏板或制动踏板以非常不适当的方式起反应，或驾驶员可能例如抵靠方向盘碰撞这样的程度。

根据本发明，如果在自主驾驶模式下检测到对驾驶员的不利影响，则预置用于紧急制动操作的特性曲线以如下方式改变，即紧急制动操作在早期点开始且制动力比在非自主驾驶模式中更慢地增强。

紧急制动操作优选地在与在非自主驾驶模式下一样可靠地避免碰撞这样的早期点开始。然而，虽然仅降低碰撞损坏，但这可能比如果驾驶员身体受伤更好，驾驶员身体受伤可能由于不适当反作用或抵靠方向盘的碰撞发生。

这里使用的术语“自主驾驶”包括完全自主驾驶——其中车辆完全自动地从起始点驾驶到目的地，和半自主驾驶，例如其中车辆仅在某些阶段中自主驾驶的行程。在任何情况下，本发明提供用于车辆，在该车辆中，驾驶员的座椅通常被占用且驾驶员可以在任何时间采取对车辆的控制，但其中并不排除在行驶过程中驾驶员从驾驶员的座椅起身或偏向侧面。

对驾驶员的不利影响在这里被理解为仅是阻止他能够在任何时间采取对车辆的控制的不利影响。

本发明不仅可以应用在真空制动系统中而且应用在所谓的线控制动的制动系统中，在线控制动的制动系统中，机电装置，例如，活塞泵或电动气压装置增强必要的制动压力。

在线控制动的制动系统的情况下，如果制动压力的控制可以在这里以特别精细分级且可变的方式发生则可以特别好地实施本发明，并且因为本发明的用于紧急制动操作的制动特性曲线的暂时的变化可以在这里在软件中很容易地实施。

在一个优选的实施例中，特性曲线是用于正常紧急制动操作的第一特性曲线和当驾驶员被不利地影响时用于在自主驾驶模式下的紧急制动操作的第二特性曲线，其中紧急制动操作根据该特性曲线被实施。在这样的情况下，紧急制动操作可以在不同情况下具有部分制动阶段和完全制动阶段，其中，第二特性曲线的部分制动阶段比第一特性曲线的部分制动阶段更长。两个特性曲线优选是斜坡函数。

在一个优选的实施例中，基于通过感测方向盘、加速器踏板和/或制动踏板的运动和/或施加到其上的力的传感器获取的指标来检测对驾驶员的不利影响。只要驾驶员没有分心非常多，他就将确保他不触摸在自主驾驶模式下的方向盘、加速器踏板和/或制动踏板。

如果通过驾驶员施加于方向盘的扭矩和/或它的持续时间达到或超过预置的绝对的或基于时间的方向盘扭矩阈值，则这可以是用于对驾驶员不利影响的指标。

如果变化率和/或在加速器踏板或制动踏板上的激活操作的持续时间达到或超过用于致动的变化率和踏板激活操作的持续时间的绝对的或基于时间的预置阈值，则这些也可以是用于对驾驶员不利影响的指标。

通过阈值和评估逻辑的合适选择，可能的是，相对可靠地评估用特定传感器系统监测的驾驶员是否当前处于他被不利地影响的状态下。

用于监测方向盘、加速器踏板和制动踏板的驾驶员输入的传感器通常已存在于甚至必然存在于当代机动车辆中，其结果是，本发明可以以特别低的成本来实施。

除了方向盘、加速器踏板和制动踏板以外的操作员控制元件或额外的操作员控制元件也可以被包括在指标的采集中。

对于例如方向盘、加速器踏板和/或制动踏板上的致动传感器，供选择地或另外，使用其他方法来检测对驾驶员的不利影响也是可能的，例如用于车辆的乘客舱中的驾驶员的摄像机的摄像机图片的评估。

附图说明

下面是参照附图的示例性实施例的描述，附图中：

图1示出了用于非自主驾驶模式的紧急制动特性曲线和用于自主驾驶模式的紧急制动特性曲线；

图2示出了解释在自主方式下驾驶的车辆中的紧急制动辅助装置的操作的方法的流程图；以及

图3示出了解释对就座在车辆的驾驶员座椅上的驾驶员的不利影响的检测的流程图。

具体实施方式

机动车辆紧急制动辅助装置通过雷达传感器或激光雷达传感器检测车辆距障碍物的距离。如果检测到紧急情况，则在图1中的时间t1，首先开始部分制动操作，其中制动系统中的制动压力近似线性地从零上升到在时间t2达到的最大值。在部分制动阶段期间，不论是通过壁障操纵还是制动，驾驶员仍然具有再次采取控制的可能性。时间t2是最晚时间，在该时间仍然可以避免与障碍物的碰撞。因此，在时间t2，实施具有最大制动压力的完全制动操作，并且在时间t4，车辆达到停止状态，最好就在障碍物之前。

因此，制动压力遵循斜坡函数，该斜坡函数是预置用于正常紧急制动操作的第一特性曲线1。当车辆并未自主驾驶时和当所述车辆自主驾驶或通过就座在驾驶员座椅的驾驶员半自主驾驶时应用第一特性曲线1，并且驾驶员参与的能力未被不利地影响，即他可以在任何时间采取对车辆的控制。

在操作期间，连续地监测驾驶员参与的能力是否被不利地影响，并且如果有这种情况下的指标，则制动压力遵循——在紧急制动操作的情况下——第二特性曲线2，其也是同样地在时间t2结束正常紧急制动操作但比在正常紧急制动操作的时间t1更早——具体在时间t0开始的斜坡函数，其中在从t0延伸到t2的部分制动阶段中，制动压力比在正常紧急制动操作的第一特性曲线1的情况下更慢地上升到最大值。车辆在时间t3达到停止状态，其按时间顺序稍微在时间t4之前。因此，图1中的第二特性曲线2也可以以其整体稍微向右移动，而没有碰撞。

在自主驾驶的车辆的情况下的紧急制动辅助装置的操作方法现在将参照图2更加详细地说明。

机动车辆具有在方向盘、加速器踏板和制动踏板上的致动传感器或力传感器。

在步骤S1，连续地确定是否存在将在不久的将来可能使紧急制动操作成为必要的驾驶路径中的障碍物。如果是这样的话，在步骤S2监测距障碍物的距离且在步骤S3将距障碍物按时间顺序的距离与预置用于被不利地影响的驾驶员的时间阈值进行比较。

与步骤S2和S3平行，在步骤S4监测施加到方向盘的扭矩和加速器踏板和制动踏板的致动，并且在步骤S5将通过驾驶员施加到方向盘的扭矩和其持续时间与预置方向盘扭矩阈值进行比较、将变化率和加速器踏板的激活操作的持续时间与用于致动的变化率和加速器踏板的致动操作的持续时间的预置阈值进行比较、且将变化率和制动踏板的激活操作的持续时间与用于致动的变化率和制动踏板的激活操作的持续时间的预置阈值进行比较。

相应的阈值可以是相对小的。可以提供的是，自主自动驾驶系统可以通过特定相对密集的方向盘激活操作或踏板激活操作来关闭，由于这样的情况，驾驶员可以再次采取对车辆的完全控制。

如果驾驶员施加比相应的阈值更大强度或持续时间的扭矩到方向盘或如果所述驾驶员比相应的阈值更快地或更长地激活加速器踏板或制动踏板，则在步骤S6确定驾驶员处在由于他例如困倦、睡着或分心而被不利地影响的状态下。

如果驾驶员不处在由于具体阈值都没有被超过而他被不利地影响的状态下，则在步骤S7选择预置用于正常紧急制动操作的第一特性曲线1。

如果驾驶员处在他被不利地影响的状态下且如果在步骤S3也检测到距障碍物稍微过短按时间顺序的距离，则在步骤S8，检查直到达到障碍物在步骤S3确定的时间是否低于预置用于被不利地影响的驾驶员的时间阈值。如果不是这样的话，则在步骤S9选择预置用于被不利地影响的驾驶员的第二特性曲线2，并且根据第二特性曲线2车辆进入停止状态。如果是这样的话，在步骤S10选择预置用于正常紧急制动操作的第一特性曲线1且根据特性曲线1车辆进入停止状态。

关于驾驶员是处在还是不处在他被不利地影响的状态下的检测现在将参照图3更详细地解释。

在步骤S11，确定通过驾驶员施加到方向盘的扭矩的绝对值和持续时间，并且在步骤S12将它们与预置的绝对的且基于时间的方向盘扭矩阈值进行比较。如果方向盘没有进一步旋转且没有旋转比相应的阈值中的一个更长的时间，则在步骤S13假定驾驶员不处在他被不利地影响的状态S14下。如果方向盘进一步旋转或旋转比相应的阈值中的一个更长的时间，则这表明驾驶员处在他被不利地影响的状态S15下的指示。

在步骤S16，确定致动的变化率和加速器踏板的激活操作的持续时间，并且在步骤S17将它们与相应的绝对的且基于时间的阈值进行比较。如果两个上述变量都没有高于相应的阈值，则在步骤S18假定驾驶员处在他未被不利地影响的状态S14下。如果两个上述变量都高于相应的阈值，则这是驾驶员处在他被不利地影响的状态S15下。

在步骤S19，确定致动的变化率和制动踏板的激活的持续时间，并且在步骤S20将它们与相应的绝对的且基于时间的阈值进行比较。如果两个上述变量都没有高于相应的阈值，则在步骤S21假设驾驶员处在他未被不利地影响的状态S14下。如果两个上述变量都高于相应的阈值，则这是驾驶员处在他被不利地影响的状态S15下的指示。

在步骤S15，各个上述指标可以OR(逻辑或)连接，其结果是如果在任意步骤S13、S18和S21的响应是YES(是)，则驾驶员被认为是处在他被不利地影响的状态下。因此，如果希望排除不确定的状态则在步骤S14将必须执行AND(逻辑与)逻辑运算。然而，这些逻辑运算也可以是不同的，如在步骤S13、S18和S21中上面描述的逻辑运算。

Claims (9)

1.一种用于操作机动车辆的方法，所述机动车辆能够在位于所述机动车辆上的驾驶员的控制下驾驶或至少在路线的某些部分上自主地驾驶，并且所述机动车辆能够避免碰撞、检测对所述驾驶员的不利影响和引起紧急停止，

其中所述机动车辆具有紧急制动辅助装置，并且其中，如果在自主驾驶模式下检测到对所述驾驶员的不利影响，则预置用于紧急制动操作的特性曲线以如下方式改变，即紧急制动操作在早期点开始且制动力比在非自主驾驶模式下更慢地增强。

2.如权利要求1所述的方法，其中紧急制动操作在与在所述非自主驾驶模式下一样可靠地避免碰撞这样的早期点在所述自主驾驶模式下开始。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中

特性曲线是用于正常紧急制动操作的第一特性曲线和当所述驾驶员被不利地影响时用于所述自主驾驶模式下的紧急制动操作的第二特性曲线，其中紧急制动操作根据所述特性曲线被实施。

4.如权利要求3所述的方法，其中

紧急制动操作在不同情况下具有部分制动阶段和完全制动阶段，其中所述第二特性曲线的部分制动阶段比所述第一特性曲线的部分制动阶段更长。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中

所述特性曲线是斜坡函数。

6.如权利要求1或2所述的方法，其中

根据指标来检测对所述驾驶员的不利影响，所述指标通过传感器来获取，所述传感器感测所述机动车辆的方向盘、加速器踏板和/或制动踏板的运动和作用在所述机动车辆的所述方向盘、加速器踏板和/或制动踏板上的力。

7.如权利要求6所述的方法，其中

如果通过所述驾驶员施加于所述方向盘的扭矩和/或所述扭矩的持续时间达到或超过预置的绝对的或基于时间的方向盘扭矩阈值，则指标用于对所述驾驶员的不利影响。

8.如权利要求6所述的方法，其中

如果变化率和/或所述加速器踏板或所述制动踏板上的激活操作的持续时间达到或超过用于致动的所述变化率和踏板激活操作的持续时间的绝对的或基于时间的预置阈值，则指标用于对所述驾驶员的不利影响。

9.一种用于操作机动车辆的装置，所述机动车辆能够在位于所述机动车辆上的驾驶员的控制下驾驶或至少在路线的某些部分上自主地驾驶，并且所述机动车辆能够避免碰撞、检测对所述驾驶员的不利影响和引起紧急停止，

其中

所述装置被配置为实施如前述权利要求中的任一项所述的方法。

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