CN106564529A - 驾驶员辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆(10)的驾驶员辅助系统(1)，其被配置为通过查询所述至少一个传感器(5‑7)来识别异常情况，并基于此施加矫正转向扭矩(M)到方向盘(12)。提供一种驾驶员辅助系统，该系统一方面响应迅速，并且另一方面是可靠的，根据本发明，驾驶员辅助系统(1)被配置为根据识别异常情况来区分低可靠性和高可靠性，并根据所述可靠性设置所述转向扭矩(M)。

Description

驾驶员辅助系统

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1中技术特征的驾驶员辅助系统。

背景技术

在用于机动车辆的驾驶员如何被辅助的驾驶员辅助系统领域已经开发出许多构思，特别是在有潜在危险的情况中。这样的系统可以在车辆中直接启用特定功能或可以给予驾驶员建议，以便他可以相应地控制车辆。已知的这种驾驶辅助系统的实例是ESP(电子稳定程序)和ABS(防抱死制动系统)。这些系统通常仅通过适当的传感器监测车辆的当前状态，例如，车轮速度、横摆率、速度和加速度等。其他系统，例如，停车辅助或制动辅助系统，还可以通过摄像机、超声波传感器、雷达传感器、激光雷达传感器、或类似装置监控车辆周围环境。

一些辅助系统在紧急情况下参与车辆的转向。这就是说，在这种情况下，不仅在助力转向控制单元中产生对应于驾驶员转向动作的转向扭矩所提供的驾驶员正常辅助，而是会叠加修正转向扭矩，来加强或削弱由驾驶员指定的转向动作或仅通过在方向盘上的可检测作用力的方式向驾驶员提出转向角推荐调整的建议。

尤其是在这样进行转向的情况下，希望仅当潜在的危险情况已经被确认具有足够的可靠性时，它们才会被执行。否则，频繁的错误识别将会导致对驾驶员来说令人不愉快和/或不能接受的车辆的驾驶行为。这个问题可以由改进的传感器或传感器的信号的改进分析产生，也可能是因为从两个独立的传感器得到的输入信号被分析来识别危险情况，这样由于冗余获得安全级别提升的结果。此外，一方面，修正的转向扭矩，另一方面，其随时间的变化率受到限制，以防止驾驶员在错误识别的情况下在方向盘上感觉到突然、强力的转向扭矩，这有可能刺激驾驶员或甚至导致方向盘从驾驶员手中滑走。由驾驶员良好可控的转向扭矩或多或少“温和”的增加因此被使用，这样他可以很容易地超驰转向扭矩的增大。然而，因为该系统整体反应过慢，这会导致在不到一秒的时间都是决定性的实际危险情况中，不能及时获得完整的转向扭矩。

DE 103 54 662 A1涉及一种用于在车辆动力限制的情况下辅助驾驶员的方法。在这种情况下设定，在这样的情况中，将扭矩施加在方向盘上，这向驾驶员表明他应当在哪个方向上转向来重新稳定车辆。一方面，车辆的实际运动通过传感器确定，而另一方面目标运动是被计算过的。由偏差确定驾驶员应如何转向并且对应的指示扭矩由转向致动器施加。

DE 10 2014 211 452 A1公开了用于稳定处于被认为是不稳定行驶情况下车辆的方法。在这种情况下，一方面，有关车辆动力的数据，另一方面，车辆周围环境信息项和车辆相对信息项的排列都被获取。通过后者的信息项可以确定是否有相关障碍，例如行人，位于所述车辆周围。基于数据和信息项，一方面，计算使车辆稳定的移动路径，另一方面，避免不希望的碰撞。在这种情况下，提供对应于移动路径的目标扭矩的序列，将其与各自的实际扭矩对比来计算修正扭矩。各自的修正扭矩用于激活转向辅助。

WO 2005/054040公开了一种在设置车辆转向轮的目标转向角时协助车辆驾驶员的方法。为了稳定车辆，额外的扭矩被施加到车辆的转向系，该扭矩根据目标转向角和瞬时转向角之间的偏差来计算。在这种情况下，例如，可以估计由车轮上横向力引起的作用于转向系的负载扭矩，并且辅助转向扭矩可以据此来确定。

发明内容

考虑到上述现有技术，提供快速响应的具有高可靠性的驾驶员辅助系统仍然有改进的空间。

本发明是基于提供驾驶员辅助系统这一目标，该系统一方面响应迅速，并且另一方面是可靠的。

根据本发明，该目的是通过具有权利要求1特征的驾驶员辅助系统来实现的，其中从属权利要求涉及本发明的有利实施例。

但应注意的是，在下面的说明书中单独阐述的功能和措施，可以以任何期望的、在技术上有意义的方式彼此组合，并揭示了本发明的进一步的实施例。本说明书此外特别结合附图具体描述并详细说明了本发明。

本发明提供了一种用于机动车辆的驾驶员辅助系统。在这种情况下，机动车辆可以特别是客车或卡车。驾驶员辅助系统在这种情况下被配置用于通过查询至少一个传感器来识别异常情况并基于此施加矫正转向扭矩到方向盘。术语“异常情况”，在这种情况下，指的是偏离机动车辆的正常运行并需要特定的转向操纵的任何情况。这可以特别是对车辆或第三者来说涉及危险的情况。为认识到这种情况，驾驶员辅助系统查询至少一个传感器，即，接受传感器的测量数据和/或从未处理测量数据通过处理得到的数据。该至少一个传感器可以是驾驶员辅助系统的一部分。特别是，在这种情况下，可以是提供车辆周围有关数据的传感器，例如图像数据或关于物体(如行人、车辆、界限标杆等)的距离和/或位置的数据。当然也可以查询多个传感器。很明显，该驾驶员辅助系统具有至少一个分析单元，其能够处理从所述传感器接收到的数据并根据预定规则由此断定异常情况存在或不存在。当然，这样的分析单元也可以由车辆其他系统使用，即它不必与驾驶员辅助系统独占地关联。

如果驾驶员辅助系统识别到异常情况，它将修正转向扭矩施加给车辆的方向盘。通常，转向扭矩不直接施加在方向盘上，而是例如施加在连接方向盘的转向系(转向杆和/或转向柱)或相关联的转向齿轮的小齿轮上。作用力也可以施加在与小齿轮相互作用的齿条上，以产生转向扭矩。在间接施加到方向盘的情况下，传动比和居间部件的刚性也可任选地被考虑，以使得主施加扭矩可以与方向盘产生的转向扭矩不同。在转向扭矩是独立于驾驶员的转向操作而产生的情况下，转向扭矩是修正的。这样的转向扭矩，根据其强度和驾驶员保持方向盘所用的力，可以导致方向盘转角的实际变化，或在方向盘上也作用于驾驶员双手的作用力(即使他不会亲自感觉到这个作用力)。特别是，转向扭矩可以由驾驶员通过特定强度而被感知，这样在一个方向上转向更容易，而在相反的方向转向变得更加困难。当然，车辆必须具有用于此目的的某些类型的助力转向，这使得车辆可以独立于驾驶员的转向操作而向方向盘施加转向扭矩。

根据本发明，驾驶辅助系统被配置为，在识别期间，区分低可靠性和高可靠性，并根据可靠性设置转向扭矩。这就是说，驾驶员辅助系统不只是简单区分异常情况存在或不存在，而是额外区分异常情况被识别为具有低可靠性还是高可靠性。在这种情况下，可以设想用于可靠性等级的较大变化的标准，下文将描述其中的几种。如果驾驶员识别系统识别到异常情况，无论是低或高可靠性，它向方向盘施加修正转向扭矩。然而，在这种情况下它根据可靠性设置转向扭矩，即低可靠性与高可靠性相比，执行不同的设置。

在这种情况下本发明的构思是把低可靠性的识别或多或少地当做作为高可靠性识别的先导。该先导可被用于准备实际校正程序，当提供更高可靠性时，其优先发生。当然，这包括了更高可靠性将不会被实现的可能性。在这样的情况下，驾驶辅助系统返回到正常状态，这时修正转向扭矩被停用。尤其是当首先达到低可靠性，并随后达到高可靠性时，本发明的优点得以呈现。这是因为，在这种情况下，转向扭矩已经施加到方向盘，因此其在高可靠性的情况下所提供的转向扭矩一般可以比如果在任何转向扭矩生成之前，等待更高的可靠性时可以更迅速达到。因此，本发明具有这样的结果是，一方面，不能充分可靠地分类为异常情况的情况不会被忽视，而是或多或少地被用于预备，另一方面，更多或更少“最终”转向扭矩的设定(还)没有在这种情况下进行，但是当提供更高(也可以说：足够)的可靠性时将首先执行。在任何情况下，辅助系统的动态行为会改善当只提供了较低可靠性的识别时预备已经被执行的情况。

在较低可靠性的转向扭矩设定最好与在更高可靠性的转向扭矩设定具有相同的方向。不同的方法和/或算法可被用于确定在更高的可靠性的转向扭矩，这将作用于被认为是最佳的车辆的传动系上。在本发明的范围内在这方面没有任何限制。

只要该修正转向扭矩相比于驾驶员的转向行为，依赖于实际需求(也可以说：实际方向盘转角和目标方向盘转角的关系)，则尽管异常情况存在，某些特定情况下修正转向扭矩可以省略，因为没有修正将被执行。还可以设想，在特定的情况下，所需的修正随机地刚好大到足够使该驾驶员辅助系统在转向扭矩已经处在低可靠性时将它设置在高可靠性下。然而，所描述的情况是随机的个别情况，而根据本发明的驾驶员辅助系统相比于在高可靠性下通常在低可靠性下执行不同的设置。

在提供更高可靠性时而被执行的实际修正程序的预备这个意义上，如果转向扭矩的设定被或多或少“阻碍”或限制在低可靠性上将会是有利的。相对于高可靠性下的设定，低可靠性下的转向扭矩的设定因此优选受到至少一个限制。这样的限制可以适用于转向扭矩本身或者它的时间导数中的至少一个。

因此，根据一个实施例，在低可靠性上的转向扭矩的预定最大值比在高可靠性上低。最大值在这种情况下，指的是的扭矩的最大可能绝对值，它与其方向无关。也就是说，与在高可靠性下所需的修正转向扭矩有多大无关，在这种情况下，转向扭矩被限制为低可靠性下的最大绝对值，该值不被超过。以这种方式，只要可靠性低它可以确保驾驶员没有或仅仅不明显地察觉到主动转向扭矩，并且某些异常情况是否真正出现或已经发生因此不是必须的。这可以特别在这种情况下实现，即，在低可靠性时，最大值至多为3Nm，优选至多2Nm，更优选至多为1Nm。这样的扭矩通常不会或几乎很难被驾驶员察觉，但被用作相应的高扭矩的有效预备，其可在提供高可靠性时进行设置。在高可靠性下通常还预定义了最大值，例如，以防止方向盘从驾驶员处滑落。然而，也可以设想在本实施例中，在高可靠性下没有最大值存在和/或该最大值无限大。

替代性地或此外，转向扭矩的预定最大变化率在低可靠性比在高可靠性下低。这指的是变化率(不考虑变化的方向)的最大可能的绝对值。这就是说，在低可靠性的情况下，转向扭矩的变化相对缓慢或“柔和”。例如，变化率可以被限制在至多10Nm/s、8Nm/s或6Nm/s。在高可靠性时，与此相反，最大变化率可以被选择为更高，因为异常情况的存在这里被认为是可靠的，因此安全性方面比驾驶员的驾驶感觉有优先级。要执行的转向操作的明确指示可以通过更高变化率被传给驾驶员，即转向扭矩更快速的变化。这种快速变化很可能作为方向盘上的一种颤动由驾驶员感知到。在高可靠性下，可以设定没有最大变化率也和/或最大变化率可以是无限大。

转向扭矩可以优选由机电驱动助力转向单元产生。也就是说，相应的车辆具有机电驱动助力转向装置(EPAS；电助力转向)，它由驾驶员辅助系统启动。然而，可替代性地，电动液压驱动助力转向单元(EHPAS；电动液压助力转向)也可使用，例如，至少如果辅助是通过微控制器的帮助而设定，例如，通过电磁阀。各个助力转向单元可以被认为是驾驶辅助系统的一部分，但是其它系统当然也可以访问它。

可靠性的问题可关联到，例如，由至少一个传感器提供的测量值的特定阈值上。因此，可以想到，例如，如果超过第一、较低的阈值，则假定低可靠性，而如果超过第二、较高的阈值则假定高可靠性。然而，优选在多个条件存在时设定较高的可靠性，而在多个条件中的一部分存在时设定较低的可靠性。这样的多个条件可以是，例如，两个测量值超过各自分配在其上的阈值，或者，例如，当前测量值与它的时间导数超过特定的预定义的阈值。还可以设想，例如，摄像机的图像数据使用多重算法被分析，其中条件被分配给每个算法。也就是说，每一个条件是各自的算法识别异常情况。多个条件这里将会因此由通过多重算法对异常情况的识别组成。正如术语“多个”明确指明，也可以为更高可靠性的存在设置两个以上的条件。在任何情况下，在这里所述的实施例中，对低可靠性不要求全部数量的条件，而仅需要它们其中一部分，即，例如一个条件而不是两个条件。这个转变是合理只要该系统从根本上检查多个条件中的每一个，并在所有条件存在的情况下得到较高可靠性，而在条件的一部分的存在的情况下得到较低可靠性。

在这种情况下，驾驶员辅助系统反过来优选为配置为查询多个传感器，其中一个条件是与每个传感器相关联的。换句话说，每个传感器负责完成至少一个条件，特别是恰好一个条件。因此，从每个传感器接收到的数据必须对应于各个条件以满足多个条件。为了检查各个条件，相对复杂的进一步处理可能是必要的，如在摄像机的情况下，其图像数据必须使用识别软件来分析，以识别位于行进方向上的对象。在这种情况下，条件是由相应的软件对于对象的(潜在错误的)识别。这可以与第二条件相结合，例如，由另一传感器对同一对象的识别，另一传感器也以本身自带的特定的错误率识别对象。如果两个传感器识别了相同的对象，因此两个条件都满足时，对象和/或与其相关的异常情况也具有高可靠性地被识别出。传感器由于它的位置或它的功能原理造成的可能与情况相关的缺点，例如，可以有效地通过数据的组合进行补偿。

无论一个或多个传感器是否被查询，至少一个传感器优选地被设计为摄像机、雷达传感器或激光雷达传感器。在多个传感器的情况中，传感器中的每一个与一个条件相关联，特别是两个传感器具有不同的功能原理的情况下，例如，摄像机和雷达传感器，可以彼此组合。然而，也很容易想到相似或相同功能的传感器(例如两个摄像机)的组合。上述传感器可在任何情况下设置在许多现有车辆上，因此不需要进行改造和/或带传感器的专用设备来实现该实施例。当然，所提到的传感器的数据可以与涉及车辆周围环境的信息项相结合，例如，速度和转向角，可以由此得到车辆预期的进一步动作，这反过来对于是否会与已知物体发生碰撞的问题是决定性的。

这里可以设想较大不同的实施例。因此，例如，激光雷达传感器的弱反射信号可被评估为是具有较低可靠性的识别，而通过由摄像机对物体的额外识别与弱反射信号组合被归类为具有较高可靠性的识别。此外，然而，强反射信号本身可以被归类为具有高可靠性的识别。

根据本发明的驾驶员辅助系统可合理地被设计用于识别较大不同的异常情况。配置为将可能的碰撞识别为异常情况是有利的。这可以是与移动物体碰撞，例如另一车辆，或固定物体，例如界限标杆、栏杆或类似物。在这种即将发生的碰撞的情况下，时间因素是特别决定性的，正是因为时间因素，这里才能特别体现出根据本发明的驾驶员辅助系统的优点。在这种异常情况被可靠性较低地识别的状态下的预备可以向驾驶员提供决定性的几分之一秒，这样他仍然可以避开另一个对象。然而，可替代地或特别附加地，驾驶员辅助系统还可以被配置为识别其他异常情况，例如，可能无意的脱离车道、车辆的转向不足或过度转向等。

附图说明

根据图中所示的示例性实施例对本发明进一步有利的细节和效果在后面进行更详细地说明。在图中：

图1示出了具有根据本发明的驾驶辅助系统的机动车辆的高度示意性的图示；

图2示出了图1中驾驶员辅助系统的功能序列的流程图，以及；

图3是示出了图1中驾驶员辅助系统的所产生的修正转向扭矩的时间曲线的图表。

具体实施方式

图1是具有根据本发明的驾驶员辅助系统1的机动车辆10的高度示意性图示。驾驶员辅助系统1具有控制单元2，它通过控制线9将控制信号传输给电动机械助力转向单元4的马达3。电动机械助力转向单元4对连接到方向盘12的转向杆11产生作用。第一摄像机5、第二摄像机6和雷达传感器7被设置作为传感器。控制单元2通过数据线8从每个传感器5-7接收传感器数据，即从摄像机5、6接收图像数据，从雷达传感器7接收相关反射雷达信号的接收的数据。数据线8和控制线9在此情况下作为单独的线示出，然而，当然也可以是总线系统，控制单元2、马达3和/或传感器5-7连接在该总线系统上。当然也可以无线地进行数据传输。所提到的部分中所示的位置这里将被理解为仅是示意性的，并且可以偏离实际的安装位置。

在车辆的正常操作中，电磁助力转向单元4生成对应由驾驶员执行的转向操作的转向扭矩，即仅辅助驾驶员的转向操作。然而，如果异常情况是通过传感器5-7记录，例如，可能与固定的物体(未示出)发生碰撞时，控制单元2向马达3发送控制信号，使得它产生修正转向扭矩M，扭矩M通过转向杆11作用在方向盘12上。转向扭矩根本上是用来向驾驶员指示需要执行的方向盘转角的修正。这种类型的校正是依赖于确定的车辆的目标驱动系。这可能通过控制单元2或将相应的数据提供给控制单元2的外部单元来确定。通常，为了确定最佳的驱动系和所需的方向盘转角的修正，除了传感器5-7的数据，还有信息项是必要的，例如当前方向盘转角、车辆的速度、可能设置的横摆率等。此外为了这个目的，必须查询另外的传感器，这些传感器由于可理解的原因未在图1中示出。

现在根据图2中的流程图解释驾驶员辅助系统1的功能，其示出了基本序列。首先，校正转向扭矩M被设置为零，其对应于正常的驾驶操作。应该注意的是，图2中的图表没有描述由助力转向单元4在正常驾驶操作中产生的辅助驾驶员的转向操作的转向扭矩。驾驶员辅助系统1首先检查对象的单一检测是否存在，即由传感器5-7中的一个做出的检测。如果这种检测存在，它保持不施加转向扭矩的设定，并且再次检查单一检测。

如果单一检测存在，则检查双重检测是否存在。后者可以设置为，例如，同一个对象同时由摄像机5、6和雷达传感器7或由两个摄像机5、6获得。如果双重检测不存在，而是只有单一检测，这被认为具有较低可靠性的识别。根据对象的确定的位置，计算躲避移动，这需要的转向操作的修正。驾驶员辅助系统1随即增加对应于由驾驶员执行的转向操作的转向扭矩M，但是至多到第一最大值M₁，其可以是，例如，0.75Nm。这样的转向扭矩通常不会被驾驶员注意到，但可以用作转向扭矩M的后续增加的预备。转向扭矩M的增加可线性进行，例如，其中变化率可以选择性地也被限制(例如，到至多8Nm/s)，以避免驾驶员感知在方向盘12上的颤动。

如果双重检测存在，驾驶员辅助系统1认为这个是具有较低可靠性的对象识别。转向扭矩M被随之增加，其中，对第一最大值M₁的限制不再存在，而仅仅存在对明显更大的第二最大值M₂的限制。选择第二最大值M₂使方向盘12不会或多或少地从驾驶员处滑落，而是他仍然总是能够在车辆10的转向中控制车辆。它可以是，例如，3.25Nm/s。单一检测往往在双重检测之前，例如，因为传感器5-7中的一个因为情况而比另一个响应地更慢。在这种情况下，转向扭矩首先只增加至第一最大值M₁并且随后，一旦提供双重检测，则进行进一步的增加，这仅由第二最大值M₂来限制。很明显，这种情况下，从预备时已经增加的转向扭矩出发的转向扭矩设定的差异小于从零出发。因此，即使由于安全规定或助力转向单元4的惯性使变化率被限制，也可以更迅速地达到满转向扭矩M。

将根据图3对这些序列再次进行解释，其中，相对于时间t绘制转向扭矩M的时间发展。例如，由雷达传感器7进行的单一检测发生在时间t₁的情况被示出。转向扭矩M被近似线性地提升至第一最大值M₁，其中对应于图3曲线斜率的变化率，也受到一定限制。在时刻t₂，同样的对象被摄像机5、6中的一个检测到，由此设置更高的可靠性。对第一最大值M₁的限制因此被去除，只继续设置对M₂的限制。驾驶员辅助系统1现在以比在单个检测的情况下设置的变化率更高的变化率提升转向扭矩M，例如至多为12Nm/s。可以因此实质上更迅速地达到仅低于第二最大值M₂的修正转向扭矩的所需值。可替代性地，变化率也可以以与单一检测相同的方式来限制。

附图标记列表

1 驾驶员辅助系统

2 控制单元

3 马达

4 助力转向单元

5、6 摄像机

7 雷达传感器

8 数据线

9 控制线

10 机动车辆

11 转向杆

12 方向盘

M 转向扭矩

M₁、M₂ 最大值

Claims (10)

1.一种用于机动车辆(10)的驾驶员辅助系统(1)，其被配置为通过查询至少一个传感器(5-7)来识别异常情况，并基于此施加矫正转向扭矩(M)到方向盘(12)上，

其中，

所述驾驶员辅助系统(1)被配置为根据识别所述异常情况来区分低可靠性和高可靠性，并根据所述可靠性设置所述转向扭矩(M)。

2.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，

其中

在所述低可靠性下的所述转向扭矩(M)的设定相比于在所述高可靠性下的设定受到至少一个限制。

3.如权利要求1或2所述的驾驶员辅助系统，

其中

在所述低可靠性下的所述转向扭矩(M)的预定最大值(M1、M2)比在所述高可靠性下的所述转向扭矩(M)的预定最大值(M1、M2)低。

4.如前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，

其中

所述低可靠性下，最大值(M₁)为至多3Nm，优选至多2Nm，更优选为至多1Nm。

5.如前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，

其中

在所述低可靠性下的所述转向扭矩(M)的预定最大变化率比在所述高可靠性下的所述转向扭矩(M)的预定最大变化率低。

6.如前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，

其中

所述转向扭矩(M)可由机电驱动助力转向单元(3、4)产生。

7.如前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，

其中

在多个条件存在时设置所述高可靠性，并且在所述多个条件中的一部分存在时设置所述低可靠性。

8.如权利要求7所述的驾驶员辅助系统，

其中

所述驾驶员辅助系统被配置为查询多个传感器(5-7)，其中每个所述传感器(5-7)与所述多个条件中的一个相关联。

9.如前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，

其中

至少一个传感器被设计成摄像机(5、6)、雷达传感器(7)、或激光雷达传感器。

10.如前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，

其中

所述驾驶员辅助系统被配置成将可能的碰撞识别为异常情况。