CN107249964A - 用于监控车辆的驾驶员的转向动作的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控车辆(100)的驾驶员(104)的转向动作的方法(300)。所述方法包括以下步骤：将自动化转向力矩施加到所述车辆(100)的转向设备(110)；降低所述自动化转向力矩；对所述自动化转向力矩的降低作出响应地检测所述转向设备(110)的运动和/或所述转向设备(110)的力和/或所述车辆(100)的横向运动，以便监控所述驾驶员(104)的转向动作。

Description

用于监控车辆的驾驶员的转向动作的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于监控车辆的驾驶员的转向动作的方法、一种相应的设备以及一种相应的计算机程序。
背景技术
在车辆中集成的车道保持辅助功能或LKA系统(Lane Keep Assist System：车道保持辅助系统，简称LKAS)可以在横向引导车辆时支持驾驶员。在车道保持辅助的中心引导模式(Mittenführungsmodus)中，LKAS功能主要使车辆转向并且保持在车道中心上。在调节技术方面，驾驶员完全不必转向。然而，由于安全原因，驾驶员必须将手保持在方向盘上。此外，根据维也纳公约，自动驾驶目前在世界上的大多数国家中在法律上还是不允许的。
因此，在具有LKAS功能(尤其具有中心引导模式)的车辆中，如今执行所谓的离手探测(Hands-Off-Detektion)，其中，检查：驾驶员的手是否在方向盘上。如果驾驶员没有握住方向盘，则输出警报，并且关闭转向支持。用于离手探测的现有技术是将所测量的方向盘力矩与阈值进行比较。如果所测量的方向盘力矩对于很长时间、例如超过15秒的时间太低，则识别为离手。
发明内容
在此背景下，借助本发明提出一种用于监控车辆的驾驶员的转向动作的方法，另外提出一种使用所述方法的设备，以及最后提出一种根据独立权利要求的相应的计算机程序。有利的构型从各个从属权利要求和接下来的描述中得出。
借助降低车辆的自动化转向力矩并且接下来检测转向设备的由驾驶员实现的运动和/或转速设备的力，可以快速并且可靠地检查：驾驶员是否握住方向盘。
根据所提出的方案，既可以可靠地识别“离手”、即没有握住方向盘，也可以可靠地识别“在手”(Hands-On)、即握住方向盘。因此，一方面可以保证，驾驶员更少地由错误警报干扰。另一方面可以更好地识别真正的“离手”行驶。
提出一种用于监控车辆的驾驶员的转向动作的方法，其中，所述方法具有以下步骤：
将自动化转向力矩施加到所述车辆的转向设备上；
降低所述自动化转向力矩；
对降低所述自动化转向力矩作出响应地检测所述转向设备的运动和/或所述转向设备的力和/或所述车辆的横向运动，以便监控所述驾驶员的转向动作。
转向动作可以理解为通过车辆的驾驶员的手对方向盘的操纵或触摸。所述自动化转向力矩可以由车辆的车道保持辅助实现并且可以保证车辆在预给定的行驶车道上的自动的中心引导。降低所述自动化转向力矩可能造成车辆从中心引导的温和的漂移。转向设备的运动或转向设备的力或车辆的横向运动可以理解为通过驾驶员的手所造成的。车辆的横向运动可以理解为车辆关于车辆的主要行驶方向的侧向运动。借助横向运动，可以改变至行车道上的侧面的车道边界的距离，即变大或变小。所述转向设备或车辆的力或运动的目的尤其可以是，通过由驾驶员主动转动车辆的方向盘来防止车辆从行驶车道中心或最优车道线(Fahrtraverse)的漂移。
根据所述方法的一种实施方式，在所述降低步骤中，可以在使用关于车辆的方向盘推测未由驾驶员的手触摸的信息的情况下来降低所述自动化转向力矩。因此，可以有利地保证：仅在给定的场合降低所述自动化转向力矩。
所述方法还具有以下步骤：构造关于车辆的方向盘推测未由驾驶员的手触摸的信息。在此，如果由驾驶员进行的主动转向力矩在预确定的时间区间的持续时间上低于预确定的阈值，则构造所述信息。以所述实施方式，可以以高的概率确认：是否存在驾驶员的手没有在方向盘上的危险。
根据在此所提出的方案的一种特别有利的实施方式，在所述检测步骤中，可以在使用车辆的摄像机的信号和/或车道保持系统的信号的情况下检测车辆的横向运动。在此所提出的方案的这种实施方式提供如下优点：使用车辆的已经存在的部件，使得可以以低开销通过简单修改分析处理算法来实现高的附加的安全收益。
例如，可以在所述降低步骤中，在第一降低区间中将所述自动化转向力矩降低到预确定的第一目标值并且在第二降低区间中将其降低到预确定的第二目标值。在此，所述预确定的第二目标值可以低于所述预确定的第一目标值。所述第二降低区间尤其可以在时间上在所述第一降低区间之后。因此可以有利地防止：降低所述自动化转向力矩吓到驾驶员并且诱使驾驶员可能进行过度的反转向。
根据另一实施方式，所述方法可以具有如下步骤：将关于所述车辆的方向盘推测未由驾驶员的手触摸的警报信号提供给该车辆的输出装置。如果在所述检测步骤中，所述转向设备的运动和/或所述转向设备的力和/或所述车辆的横向运动满足预确定的标准，则将关于所述车辆的方向盘推测未由所述驾驶员的手触摸的警报信号提供给所述车辆的输出装置。所述预确定的标准可以是：低于方向盘的预确定的最小转动力矩或转向设备的预确定的最小转动力。所述预确定的标准也可以是：低于至侧面行驶车道边界的最小距离。所述预确定的标准的监控可以涉及转向设备的转动力矩或力，例如是车道保持辅助的职责。车辆的横向运动尤其可以由车辆的车道识别装置借助车辆摄像机监测。借助提供例如用于触发车辆中的警报音的警报信号，可以可靠地使驾驶员注意将手放在方向盘上。
例如，如果在所述检测步骤中，在所述第二降低区间之后的预确定的时间段之后，所述转向设备的运动和/或所述转向设备的力和/或所述车辆的横向运动满足所述预确定的标准，则可以在所述提供步骤中提供所述警报信号。以该实施方式，可以容易地给驾驶员提供足够的反应时间用于转向动作。
也有利的是，如果在所述提供步骤中，已提供所述警报信号，则所述方法具增大所述自动化转向力矩的步骤。以这种方式，可以有利地在成功警告驾驶员之后恢复或改善车辆的车道保持。
根据另一实施方式，如果在所述提供所述警报信号的步骤之后的预确定的时间段之后，在所述检测步骤中，所述转向设备的运动和/或所述转向设备的力和/或所述车辆的横向运动还满足所述预确定的标准，则所述方法具有停用所述自动化转向力矩的步骤。则可以有利地确保，驾驶员在经过适当的反应期限之后必须抓握方向盘用于必要的转向动作。
如果在所述检测步骤中，在所述第一降低区间之后的预确定的时间段之后，所述转向设备的运动和/或所述转向设备的力和/或所述车辆的横向运动满足所述另一预确定的标准，则所述方法也可以具有提高所述自动化转向力矩的步骤。在已经确定驾驶员(再次)履行其车辆控制的任务之后，所述方法的该实施方式允许所述车道保持辅助的全部功能的尽可能快速的恢复。
提出一种用于监控驾驶员的转向动作的设备，其中，所述设备具有以下特征：
用于将自动化转向力矩施加到所述车辆的转向设备上的施加装置；
用于降低所述自动化转向力矩的降低装置；
检测装置，该检测装置用于对降低所述自动化转向力矩作出响应地检测所述转向设备的运动和/或所述转向设备的力和/或所述车辆的横向运动的，以便监控所述驾驶员的转向动作。
所述设备构造用于在相应的装置中执行、操控或实现在此提出的方法的变型方案的步骤。通过本发明的设备形式的变型实施方案，也可以快速并且高效地解决本发明所基于的任务。
在此，设备可以理解为电设备，所述电设备处理传感器信号并且根据所述传感器信号输出控制信号和/或数据信号。所述设备可以具有可以以硬件形式和/或软件形式构造的接口。在硬件形式的构造中，所述接口例如可以是所谓的系统专用集成电路的一部分，该部分包含所述设备的各种各样的功能。然而也能够实现，所述接口是独立的集成电路或至少部分地由分立器件组成。在软件形式的构造中，所述接口可以是软件模块，所述软件模块例如和另外的软件模块存在于微控制器上。
也有利的是具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序，所述程序代码能够存储在机器可读的载体或存储介质例如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上并且使用用于尤其当在计算机或设备上运行所述程序产品或程序时执行、实现和/或操控根据上面所描述的实施方式之一所述的方法的步骤。
附图说明
以下根据附图例如进一步阐述本发明。附图示出：
图1根据本发明的一种实施例示出具有车道保持辅助的车辆的原理图；
图2根据本发明的一种实施例示出一种用于监控车辆的驾驶员的转向动作的设备的框图；
图3根据本发明的一种实施例示出一种用于监控车辆的驾驶员的转向动作的方法的流程图。
在本发明的有利实施例的以下描述中，对于在不同附图中示出的并且起类似作用的元素使用相同或类似的参考标记，其中，不再对所述元素作重复的描述。
具体实施方式
图1根据本发明的一种实施例示出具有车道辅助或LKA系统102的车辆100。车辆100涉及道路相关的车辆、在此轿车。车辆100的驾驶员104用手106握住车辆100的方向舵(Steuer)或方向盘108。方向盘108与车辆100的转向设备110耦合。车道保持辅助102通过车辆100的线路系统112、例如CAN总线与转向设备110电连接。
在图1所示出的示例性的LKA系统102包括中心引导模式，以所述中心引导模式借助实施合适的自动的转向力矩在没有或在驾驶员104的很少的合作的情况下将车辆100保持在待由车辆100行驶的行驶车道的中心上。对此，车道保持辅助102通过线路系统112附加地与在车辆100的挡风玻璃后面安装的车辆摄像机114电连接。
在图1中示出的实施例中，车道辅助102被激活并且在转向车辆100时支持驾驶员104。在此，LKA系统102通过摄像机114求取在车辆100前面的行驶车道的走向。由所检测的图像数据，LKA系统102接下来求取最优转向角，以便将车辆100保持在行驶车道的中心。转向角例如由20％人工输入和80％车道辅助102的输入构成。在方向盘108或转向设备110上的与车道辅助102连接的方向盘力矩传感器测量驾驶员104的用于车道保持而促成的主动转向影响。
通过摄像机114，也可以观察车辆关于中心引导的横向运动。对此，摄像机114可以检测车辆110至侧面行驶车道边界的距离。以这种方式，也可以通过如下方式连续地监控并且调节车道保持：车道保持辅助102基于车辆摄像机114的图像信号总是负责用于保持车辆100相对于左行驶车道边界和/或右行驶车道边界的合适的距离。
也在转向辅助102被激活的情况下必要的是，如在图1中所示出的那样，也当在驾驶员104方面的主动的转动影响由于激活的转向辅助102不应该是必要的时，驾驶员104将两只手106握在方向盘108上。与使用转向辅助102结合地，因此重要的是，尽可能快速地识别所谓的“离手行驶”、即其中驾驶员104的手106不在方向盘108上并且在车辆100中输出相应的警报、例如警报音，以便提醒驾驶员104应再次将方向盘108握在手106中。
根据待行驶的路线，“离手”或“在手”的探测可能是很困难的或不可靠的。因此，例如由方向盘力矩传感器所测量的方向盘力矩可能是非常小的，当驾驶员104仅非常轻地触摸方向盘108时，例如在相对直、平、平滑和光滑的行车道的情况下。在此应该避免，不合理地将“离手”以信号发送给驾驶员104。
第二个问题在于，在用于方向盘力矩传感器的信号的消抖时间(Entprellzeit)期间，不可靠地识别“离手”，即使驾驶员104实际上没有将手106放在方向盘108上。此外，为此的起因可以在于转向设备110的机制和车辆100的悬架则可以发生的是，由行车道不均匀所产生的振动作用到转向系统110中并且方向盘力矩传感器测量到小的方向盘力矩，即使驾驶员104未转向。可能的补救是，提高消抖时间。然而，这仅能够受限地实现，因为应该尽可能短地保持对于“离手行驶”的持续时间。
为了消除所提及的不安全性，在图1中所示出的示例性的LKA系统102具有用于监控驾驶员104的转向动作的设备116。接下来还更详细地说明设备116和由其实施的相应的方法。
图2示出用于监控图1中的车辆的驾驶员的转向动作的的设备116的实施例的框图。设备116包括施加装置200、降低装置202、检测装置204、输入接口206以及输出接口208。
施加装置200构造用于将自动化转向力矩施加到车辆的转向设备上。输入接口206构造用于读取关于车辆的方向盘推测未由驾驶员的手触摸的信息210。根据一种实施方式，如果由驾驶员进行的主动转向力矩在预确定的时间区间、例如15秒的持续时间上低于预确定的阈值，则构造关于推测未触摸方向盘的信息210。
降低装置202构造用于在使用关于推测未触摸方向盘的信息210的情况下降低所述自动化转向力矩。根据实施例可以逐级实现所述自动化转向力矩的降低。借助降低所述自动化转向力矩，造成车辆与车道中心引导的逐渐偏差，该偏差需要通过车辆的驾驶员的主动的反向转向，以便返回到车辆的中心引导。
检测装置204构造用于检测：例如在使用车辆的方向盘力矩传感器的信号的情况下是否对根据一种实施例降低自动化转向力矩作出响应地存在转向设备的预确定的运动和/或转向设备的预确定的力。替代地或附加地，检测装置204构造用于检测：是否存在车辆的横向运动。为此，检测装置204可以与车辆的车辆摄像机耦合。因此识别：驾驶员是否将手保持在方向盘上，以便实施通过降低自动化转向力矩所必要的转向运动。
如果由检测装置204探测的转向设备的运动和/或转向设备的力和/或车辆的所检测的横向运动满足预确定的标准，则通过输出接口208将警报信号212提供给车辆的合适的输出装置。
所述标准可以根据实施例是：由方向盘力矩传感器所提供的信号低于预给定的信号阈值。根据其他实施例，所述标准可以是：车辆与侧面车道边界的合适的距离超过允许的偏差的最大偏差值。
对警报信号212作出响应地，例如通过车辆的内部扬声器输出警报音，以便指示驾驶员再次将方向盘握在手中。
图3示出用于监控车辆的驾驶员的转向动作的方法300的一种实施例的流程图。方法300可以由在图1和2中所提出的设备116中实施。
在步骤302中，将自动化转向力矩施加到车辆的转向设备上。
在步骤304中，如果由驾驶员进行的主动转向力矩在预确定的时间区间的持续时间上低于预确定的阈值，则构造关于车辆的方向盘推测未由驾驶员的手触摸的信息。
在步骤306中，在使用关于车辆的方向盘推测未由驾驶员的手触摸的信息的情况下，在第一降低区间中将所述自动化转向力矩降低到预确定的第一目标值。
在接下来的步骤308中，在经过第一降低区间之后，在第二降低区间中将所述自动化转向力矩继续地从所述预确定的第一目标值降低到预确定的第二目标值。
在步骤310中，对在步骤306和/或步骤308中降低所述自动化的转动力矩作出响应地，检测所述转向设备的运动和/或所述转向设备的力和/或所述车辆的横向运动，以便监控驾驶员的转向动作。
如果在所述检测步骤310中，所述转向设备的运动和/或所述转向设备的力和/或所述车辆的横向运动在第二降低区间之后的预确定的时间段之后满足预确定的标准，则在步骤312中，将关于车辆的方向盘推测未由驾驶员的手触摸的警报信号提供给该车辆的输出装置。所述预确定的标准可以根据所述方法300的实施例是低于对于通过驾驶员的主动转向力矩的阈值。
如果在所述提供警报信号的步骤312之后的预确定的时间段之后，所述转向设备的运动和/或所述转向设备的力和/或所述车辆的横向运动还满足所述预确定的标准，则在步骤314中，停用所述自动化的转动力矩。
根据所述方法300的替代实施例，代替步骤314，在步骤312实施步骤316之后，其中，再次增大所述自动化的转动力矩。
根据所述方法300的替代实施例，总是并且在步骤314之前实施步骤316，其中，对于驾驶员的适当的反应时间，设置步骤316与314之间的合适的时间区间。
如果替代地在所述检测步骤310中，所述转向设备的运动和/或所述转向设备的力和/或所述车辆的横向运动在第一降低区间之后的预确定的时间段之后满足另一预确定的标准，则在步骤318中将所述自动化的转动力矩提高预确定的值，例如将所述自动化的转动力矩恢复到原始值。所述另一预确定的标准可以根据所述方法300的实施例是超过对于通过驾驶员的主动转动力矩的阈值。
所述方法300在其不同的实施例中基于结合的检测驾驶员的反应和行驶车道识别提供“离手探测”的改善的方法。
为了可靠地识别“离手”，根据方法300，在可疑的“离手情况”的情况下，如果所测量的方向盘力矩从几秒钟开始非常小，则在步骤306和308中，缓慢地降低LKA力矩。所述降低不急剧地进行，而是缓慢地，以便不吓到驾驶员。也不将所述力矩降低到零，而是首先降低到某个目标值。如果现在驾驶员不随同转向，则车辆将缓慢地偏离车道中心。如果车辆与车道中心漂移太远，则根据实施例，这可以借助在车辆中集成的车道识别来检测，可以借助接近安全性的概率认为：驾驶员未随同转向。相应地，立刻在步骤312中输出“离手警报”。
根据所述方法300的实施例，可以在数值上保持LKA力矩。替代地，可以根据步骤316但是也首先在此使LKA力矩高地“斜坡化”或提高，以便防止车辆的另一漂移。如果驾驶员现在不足够快速地对该警报作出反应，则在步骤314中最终关闭LKA力矩。如果驾驶员相反地随同转向，则车辆不显著地从车道中心偏离，并且可以再次检测足够的方向盘力矩。在这种情况中，在步骤318中再次撤回对LKA力矩的降低。
所描述的并且在附图中所示出的实施例仅是示例性选择的。不同的实施例可以完全或关于各个特征彼此结合。也可以通过另一实施例的特征补充一实施例。
还可以重复进行在此所提出的方法步骤以及在与所描述的顺序中不同地实施。
如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”连接，那么这要如此解读：所述实施例根据一种实施方式既具有第一特征也具有第二特征而根据另一种实施方式要么仅具有第一特征要么仅具有第二特征。

Claims (13)

1.一种用于监控车辆(100)的驾驶员(104)的转向动作的方法(300)，其中，所述方法(300)具有以下步骤：
将自动化转向力矩施加(302)到所述车辆(100)的转向设备(110)上；
降低(306，308)所述自动化转向力矩；
对所述自动化转向力矩的降低(306，308)作出响应地检测(310)所述转向设备(110)的运动和/或所述转向设备(110)的力和/或所述车辆(100)的横向运动，以便监控所述驾驶员(104)的转向动作。
2.根据权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，在所述降低(306，308)的步骤中，在使用关于所述车辆(100)的方向盘(108)推测未由所述驾驶员(104)的手(106)触摸的信息(210)的情况下，降低所述自动化转向力矩。
3.根据权利要求2所述的方法(300)，其特征在于，所述方法(300)具有如下步骤：构造(304)关于所述车辆(100)的方向盘(108)推测未由所述驾驶员(104)的手(106)触摸的信息(210)，其中，如果由所述驾驶员(104)进行的主动转向力矩在预确定的时间区间的持续时间上低于预确定的阈值，则构造所述信息(210)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法(300)，其特征在于，在所述检测(310)的步骤中，在使用所述车辆(100)的摄像机的信号和/或车道保持系统的信号的情况下检测所述车辆(100)的横向运动。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(300)，其特征在于，在所述降低(306，308)的步骤中，在第一降低区间中将所述自动化转向力矩降低到预确定的第一目标值并且在第二降低区间中将所述自动化转向力矩降低到预确定的第二目标值，其中，所述预确定的第二目标值低于所述预确定的第一目标值，尤其其中，所述第二降低区间在时间上在所述第一降低区间之后。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法(300)，其特征在于，所述方法(300)具有以下步骤：如果在所述检测(310)的步骤中所述转向设备(110)的运动和/或所述转向设备(110)的力和/或所述车辆(100)的横向运动满足预确定的标准，则将关于所述车辆(100)的方向盘(108)的推测未由所述驾驶员(104)的手(106)触摸的警报信号(212)提供(312)给所述车辆(100)的输出装置。
7.根据权利要求6所述的方法(300)，其特征在于，如果在所述检测(310)的步骤中，所述转向设备(110)的运动和/或所述转向设备(110)的力和/或所述车辆(100)的横向运动在所述第二降低区间之后的预确定的时间段之后满足所述预确定的标准，则在所述提供(312)的步骤中提供所述警报信号(212)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法(300)，其特征在于，如果在所述提供(312)的步骤中已提供所述警报信号(212)，则所述方法(300)具有增大(316)所述自动化转向力矩的步骤。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法(300)，其特征在于，所述方法(300)具有以下步骤：如果在所述提供(312)所述警报信号(212)的步骤之后的预确定的时间段之后，在所述检测(310)的步骤中，所述转向设备(110)的运动和/或所述转向设备(110)的力和/或所述车辆(100)的横向运动还满足所述预确定的标准，则停用(314)所述自动化转向力矩。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的方法(300)，其特征在于，所述方法(300)具有以下步骤：如果在所述检测(310)的步骤中，在所述第一降低区间之后的预确定的时间段之后，所述转向设备(110)的运动和/或所述转向设备(110)的力和/或所述车辆(100)的横向运动满足另一预确定的标准，则提高(318)所述自动化转向力矩。
11.一种用于监控车辆(100)的驾驶员(104)的转向动作的设备(116)，其中，所述设备(116)具有以下特征：
用于将自动化转向力矩施加到所述车辆(100)的转向设备(110)上的施加装置(200)；
用于降低所述自动化转向力矩的降低装置(202)；
检测装置(204)，所述检测装置用于对降低(306，308)所述自动化转向力矩作出响应地检测所述转向设备(110)的运动和/或所述转向设备(110)的力和/或所述车辆(100)的横向运动，以便监控所述驾驶员(104)的转向动作。
12.一种计算机程序，所述计算机程序设置用于执行、实现和/或操控根据上述权利要求中任一项所述的方法(300)的所有步骤。
13.一种机器可读的存储介质，所述存储介质具有存储在其上的根据权利要求12所述的计算机程序。
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