CN107406074B - 用于借助车道保持辅助系统调节和/或控制车辆横向引导的方法和设备以及车道保持辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助车道保持辅助系统(100)调节和/或控制车辆横向引导的方法(500)，在此，读入(502)识别信号(110)，该识别信号代表所述车辆的脱手驾驶和/或用手驾驶。如果所述识别信号(110)代表脱手驾驶，那么提供(504)用于调节横向引导的调节信号(112)，和/或，如果所述识别信号(110)代表用手驾驶，那么提供用于控制横向引导的控制信号(114)。

Description

用于借助车道保持辅助系统调节和/或控制车辆横向引导的 方法和设备以及车道保持辅助系统

技术领域

本发明涉及一种用于借助车道保持辅助系统调节和/或控制车辆的横向引导的方法和相应的设备并且涉及一种车道保持辅助系统以及一种相应的计算机程序。

背景技术

车道保持辅助系统用于对驾驶员在侧向引导车辆时提供支持。例如，车道保持辅助系统能够实现成具有中心引导功能，通过该中心引导功能能够将车辆保持在行车道的车道中心上。在此，车辆能够主要通过车道保持辅助系统来转向。此外，已知一种所谓的车道偏离防止系统，该车道偏离防止系统尽可能晚地干预转向过程。

发明内容

在该背景下，根据本发明，通过这里提出的方案提出一种用于借助车道保持辅助系统来调节和/或控制车辆横向引导的方法，此外提出一种使用该方法的设备和一种车道保持辅助系统，最后提出一种相应计算机程序。有利的构型由对应的优选实施方式和下面的说明书得到。

在这里提出的方案实现了一种用于借助车道保持辅助系统来调节和/或控制车辆横向引导的方法，其中，该方法具有以下步骤：

读入识别信号，该识别信号代表脱手的车辆驾驶和/或用手的车辆驾驶；和

如果所述识别信号代表脱手驾驶，那么提供用于调节横向引导的调节信号，其中，在所述调节的情况下，借助闭环控制通过干预转向来持续地将相对于车道中心或行车道边界的间距的实际值与间距的规定值之间的偏差向着零的方向调节，和/或，如果所述识别信号代表用手驾驶，那么提供用于控制横向引导的控制信号，其中，为了控制横向引导，由能应用的特征曲线计算用于支持转向的转向力矩，其中，车辆越靠近行车道，所述转向力矩则越大，相反在车道中心，所述转向力矩则为零或者非常小。

车辆能够理解为例如载客车或载重车之类的机动车。车道保持辅助系统能够一般性地理解为驾驶员辅助系统，该驾驶员辅助系统用于对驾驶员在行车道上引导车辆时提供支持。尤其，所述车道保持辅助系统能够用于横向引导，也就是说，用于影响车辆在行车道中的侧向位置。

英语中称为close loop control(闭环控制)的调节能够理解为用于例如根据车辆与行车道的车道中心或车道边界的间距来影响车辆转向的封闭作用过程。在此，所述间距的规定值能够连续地反馈给所述间距的实际值并且通过相应地干预转向来向着零的方向调节规定值和实际值之间的可能偏差。

英语中称为open loop control(开环控制)的控制能够理解为开放的作用链，在该作用链中，规定值和实际值之间不发生反馈。所述控制例如能够用于根据检测出的与车道边界或车道中心的间距而定来向驾驶员发出呈声学、光学或触觉信号形式的警告。

所述识别信号例如能够由用于识别在车辆方向盘上的手的手部识别装置来提供。所述手部识别装置能够构造成用于检测由手施加到方向盘上的保持力并且能够根据检测出的保持力而定来提供所述识别信号。所述识别信号例如在没有保持力或保持力非常小的情况下能够代表脱手驾驶(英文：hands-off driving)并且在保持力较大的情况下能够代表用手驾驶(英文：hands-on driving).

在这里所提出的方案涉及这样的认知：车辆的车道保持辅助系统能够根据在方向盘上的手部识别在控制模式和调节模式之间进行切换。

控制和调节的这种组合提供了这样的优点：在驾驶员脱手来驾驶时也能够使车辆的转向足够稳定。例如，在该情况下能够通过从控制切换到调节来阻止，车辆在两个车道边界之间来回摇摆并且在最糟糕的情况下从行车道漂移离开。

此外，相反地能够通过从调节切换到控制来避免：当驾驶员想要行驶与由所述调节所设置的轨迹不同的轨迹时，驾驶员由于所述调节而感到受约束，例如通过由所述调节产生的抵抗驾驶员转向运动的转向力矩使驾驶员感到受约束。驾驶员不再有这样的印象：必须不必要地抵抗该系统来转向，即使该驾驶员想要任意快速地向车道中心方向转回，由此能够改进由驾驶员所感受到的驾驶感觉。

该方法能够设置有检测由至少一只手所施加到车辆方向盘上的保持力的步骤。在输出步骤中，所述识别信号能够根据保持力尤其在考虑规定的去抖时间(Entprellzeit)并且附加地或替代地在考虑用于保持力的规定阈值情况下来提供。保持力例如能够理解为由驾驶员通过方向盘施加的手转向力矩、缩写为手力矩，或者理解为变形力，驾驶员在抓握时通过该变形力使方向盘变形。去抖时间能够理解为例如小于5ms的规定时间段，在该时间段期间至少必须检测所述保持力，以便产生所述识别信号。阈值能够理解为值或值域，在输出识别信号时该值域用作“判定边界”(Entscheidungsgrenze)。例如，所述阈值能够代表用于在不抓握方向盘或抓握方向盘之间进行区分的参考手转向力矩。该实施方式能够在脱手驾驶和用手驾驶之间可靠地进行区分。通过所述去抖时间还能够阻止车辆由于在控制和调节之间过快或过慢切换而失去稳定。

此外有利的是，在读入步骤中还读入由驾驶员激活的规定控制轮廓。在提供步骤中，在使用所述控制轮廓的情况下能够提供所述控制信号，以便根据所述控制轮廓来控制车辆的横向引导。控制轮廓能够理解为所述控制的预定控制行为。例如，所述控制轮廓能够保存在车道保持辅助系统的存储器中并且能够通过相应的输入由驾驶员选出并且激活。由此能够使所述控制简单地匹配于驾驶员的需求和习惯。

所述控制轮廓例如能够代表用于根据所述车辆在行车道中的侧向位置来进行转向支持的转向力矩的变化曲线。所述转向力矩能够是与由驾驶员施加的手转向力矩相反指向的力矩。方向盘例如能够以所述转向力矩来加载，以便引起驾驶员对车辆偏离规定轨迹的注意，例如从车道中心偏离。所述转向力矩例如能够随着车辆与车道中心的间距增大而变大。通过该实施方式能够实现用于转向支持的有效和可靠控制。

根据另一实施方式，所述转向力矩能够在与行车道的车道中心的、也称为无效区的规定间距内等于零或者至少向着零的方向减小。由此能够实现：驾驶员完全掌控车辆，如果该车辆位于车道中心或至少位于车道中心附近。能这样配置的车道保持力矩能够有助于能感觉到的驾驶舒适性改善。

此外有利的是，在读入步骤中读入至少一个由驾驶员激活的、规定的另一控制轮廓。所述控制轮廓和所述另一控制轮廓能够相互有偏差。在提供步骤中能够在使用所述另一控制轮廓的情况下提供所述控制信号，以便根据所述另一控制轮廓来控制车辆的横向引导。由此能够改进所述控制的能配置性。

在读入步骤中能够读入激活信号，该激活信号代表由驾驶员来激活车道保持辅助系统的转向调节功能。在提供步骤中，在使用所述激活信号的情况下能够与所述识别信号无关地提供所述调节信号。通过该实施方式，驾驶员能够根据需要而定来完全停用车道保持辅助系统的控制。

在这里提出的方案还实现了一种设备，该设备构造成用于在相应的装置中执行、操控或实现在这里所提出的方法的变型方案的步骤。通过本发明的呈设备形式的该实施变型方案也能够快速并且有效地解决本发明所基于的任务。

设备当前能够理解为电器具，该电器具处理传感器信号并且根据这些传感器信号输出控制信号和/或数据信号。所述设备能够具有接口，该接口能够按照硬件和/或软件来构造。在按照硬件构造时，接口例如能够是所谓系统ASICs的一部分，该部分包含所述设备的各种极不同的功能。然而这些接口也可能是本身的集成电路或至少部分地包括离散结构元件。在按照软件构造时，这些接口能够是软件模块，除了存在其他软件模块以外这些软件模块例如也存在于微型控制器上。

此外，所提出的方案实现了具有以下特征的车道保持辅助系统：

用于调节车辆横向引导的调节单元；

用于控制所述横向引导的控制单元；和

与所述调节单元和/或控制单元耦合的根据这里所描述的实施方式的设备。

有利的也是，具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序尤其在所述程序产品或程序在计算机或设备上实施时，该程序代码能够存储在如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器之类的机器可读的载体或存储媒介上并且被用于执行、实现和/或操控根据上述实施方式中的一个实施方式的该方法步骤。

附图说明

下面根据附图示例性地详细阐述这里所提出的方案。附图示出：

图1根据本发明实施例的车道保持辅助系统的示意图；

图2根据本发明实施例的、具有可变的控制轮廓的车道保持辅助系统的示意图；

图3a，3b，3c根据本发明不同实施例的控制轮廓的示意图；

图4根据本发明实施例的设备的方框图；和

图5根据本发明实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在下面对本发明有利实施例的描述中，对于在不同附图中示出的和类似作用的元件使用相同或类似的附图标记，其中，放弃对这些元件的重复描述。

图1示出根据本发明实施例的车道保持辅助系统100的示意图。车道保持辅助系统100用于对驾驶员在横向引导车辆时提供支持。根据该实施例，车道保持辅助系统100包括设备102、调节单元104、控制单元106以及手部识别装置108，该手部识别装置构造成用于检测由至少一只手施加到车辆方向盘上的保持力、例如手力矩或方向盘的变形，并且根据检测出的保持力向设备102输出识别信号110。例如，如果保持力低于规定的阈值，那么识别信号110代表脱手的车辆驾驶，相反地，如果保持力高于所述阈值，那么识别信号代表用手的车辆驾驶。

调节单元104构造成用于产生用来调节横向引导的调节信号112。与此类似地，控制单元106构造成用于产生用来控制横向引导的控制信号114。例如，两种信号112,114代表各一个与手力矩方向相反地指向的附加转向力矩，该附加转向力矩也称为车道保持辅助系统力矩或简称为LKS力矩。

设备102构造成：如果识别信号110代表脱手驾驶，也就是说如果根据保持力能够认为：驾驶员已经松开方向盘，如在图1中示例性地是这种情况，那么用于在使用识别信号110的情况下提供调节信号112。调节信号112例如能够被用于车辆的自主中心引导，通过该中心引导能够将车辆最大程度地自动保持在车道中心。

相反地，如果识别信号110代表用手驾驶，也就是说如果通过手部识别装置108所检测出的保持力得出：驾驶员抓握方向盘，那么设备102替代提供调节信号112而提供控制信号114，通过该控制信号例如能够操控车道保持辅助系统100的车道偏离防止功能。

根据一个实施方式，控制单元106构造成用于由能应用的特性曲线、例如所谓的“浴缸曲线”来计算用于转向支持的转向力矩。在此，车辆越靠近车道边界，该转向力矩则越大。相反地，在车道中心，该转向力矩为零或至少非常小。这种控制方法提供了低复杂性和相应地简单的可实现性的优点。

手部识别装置108例如根据测出的方向盘力矩来识别驾驶员是否一起操作转向。如果驾驶员脱手来驾驶，那么设备102通过提供调节信号112而切换到调节，以便尽可能好地将车辆保持在车道中。相反地，如果手部识别装置108识别到驾驶员一起操作转向，那么设备102通过提供控制信号114而切换到控制，以便确保良好和一致的驾驶感觉。

根据一个实施例，在前述脱手/用手的识别中这样选择去抖时间和手力矩的阈值，使得一方面例如在驾驶员仅短暂地将手从方向盘移走时，不会太快地进行从控制到调节的切换，但是另一方面也不会太慢地进行，从而在车辆稳定性受到威胁之前所述调节及时地进行干预。去抖时间例如调整为小于5秒并且从而明显比用于产生针对驾驶员脱手的警告所需要的时间短。

图2示出具有根据本发明实施例的可变的控制轮廓的车道保持辅助系统100的示意图。与根据图1所描述的车道保持辅助系统不同，在根据图2的控制单元106中示例性地保存了第一控制轮廓202、第二控制轮廓204和第三控制轮廓206。控制单元106的轮廓激活单元208构造成用于由调整单元209接收关于由驾驶员所采取的轮廓选择的信息210并且在使用该信息210的情况下激活相应于所述轮廓选择的控制轮廓，在这里例如是所述第一控制轮廓202。轮廓激活单元208将呈控制信号114形式的第一控制轮廓202传送给设备102。

根据该实施例，第一控制轮廓202是没有无效区的轮廓，第二控制轮廓204是具有小无效区的轮廓，第三控制轮廓206是具有大无效区的轮廓。下面根据图3a至3c详细阐述这三个控制轮廓202，204，206之间的区别。

与图1相对，识别信号110示例性地代表用手的车辆驾驶。与之相应地，设备102提供代表所述第一控制轮廓202的控制信号114。

设备102和控制单元104通过开关212与车道保持辅助系统100的信号输出端213连接。信号输出端213例如与车辆的转向装置耦合。开关212与能由驾驶员操纵的激活单元214耦合，该激活单元构造成用于在操纵时将激活信号216发送给开关212。开关212构造成用于响应对激活信号216的接收来使信号输出端213直接与调节单元104耦合。由此，与存在于设备102上的识别信号110无关地能够借助调节信号112来调节车辆转向。

示例性地，在图2中信号输出端213通过开关212与设备102耦合。与之相应地，在图2中通过信号输出端213提供控制信号114。

通过根据图2的车道保持辅助系统100，驾驶员能够根据需要而定来自己调整转向支持的轮廓。如果驾驶员自己不想操作转向或很少一起操作转向，那么他能够选择调节。如果他仅想一起操作转向一些，那么他能够选择没有无效区的第一控制路轮廓202。如果他想操作转向更多一些，那么他能够激活具有小无效区的控制轮廓204。如果他想主要自己操作转向，那么他可以选择具有大无效区的控制轮廓206。

根据一个实施例，为了根据关于车道中心所预估的车辆位置进行控制而能够确定，车辆在确定的预估时间后是位于无效区之内还是位于无效区之外。在无效区之内不发生转向支持；在无效区之外，转向支持起作用，也就是说，例如产生附加转向力矩。

所预估的位置用于抵消在整个车辆系统中的延迟时间。

图3a，3b，3c示出根据本发明不同实施例的控制轮廓202,204,206的示意图。在图3a至3c中，根据图2所描述的控制轮廓202,204,206的对应变化曲线表示为力矩轮廓。在此，y轴代表LKS方向盘力矩，x轴代表车辆与车道中心的所预估的侧向间距，该车道中心在这里相当于原点。

图3a示出没有无效区的控制轮廓202。控制轮廓202指定了由两个相互镜像对称布置的直线所构成的基本呈v形的走向，这些直线相交于原点，也就是说，转向力矩在y轴左边随着与车道中心的间距减小而线性下降到零并且在y轴右边随与车道中心的间距增大而线性上升。

与图3a不同，在图3b和3c中示出的控制轮廓的两条直线不相交于原点，而是相交在在这里未示出的y轴负区段上。控制轮廓204示例地具有小无效区304，控制轮廓206具有大无效区306。两个无效区304,306通过两条直线与x轴的交点之间的间距来限定。根据该实施例，转向力矩在无效区304，306内等于零。

图4示出根据本发明实施例的设备102的方框图。设备102例如是根据图1至3c所描述的用于借助车道保持辅助系统来调节或控制车辆横向引导的设备。设备102包括读入单元402和提供单元404。读入单元402构造成用于读入识别信号110并且将其传输给提供单元404。提供单元404构造成用于在识别信号110代表脱手的车辆驾驶时在使用识别信号110的条件下提供调节信号112。根据实施方式而定，提供单元404构造成用于在识别信号110代表用手驾驶时在使用识别信号110的情况下附加地或替代地提供控制信号114。

图5示出根据本发明实施例的方法500的流程图。用于借助车道保持辅助系统来调节或控制车辆横向引导的方法500例如能够由如前面根据图1至4所描述的那样的设备来执行、操控或实现。

在步骤502中读入识别信号，该识别信号代表脱手或用手的车辆驾驶。如果识别信号代表脱手驾驶，那么在步骤504中提供用于调节横向引导的调节信号。与之相反，如果识别信号代表用手驾驶，那么在步骤504中提供用于控制横向引导的控制信号。

所描述的和在图中所示出的实施例仅示例性地来选择。不同的实施例能够完全地或关于个别特征地相互结合。一个实施例也能够通过另一实施例的特征来补充。

此外，在这里提出的方法步骤能够重复以及能够以与所描述的顺序不同的其它顺序来实施。

如果实施例包括在第一特征和第二特征之间的“和/或”关联，那么这应该解读为，该实施例根据一个实施方式既具有第一特征又具有第二特征而根据另一实施方式或者仅具有第一特征或者仅具有第二特征。

Claims (11)

1.用于借助车道保持辅助系统（100）调节和/或控制车辆的横向引导的方法（500），其中，所述方法（500）包括以下步骤：读入（502）识别信号（110），该识别信号代表所述车辆的脱手驾驶和/或用手驾驶；和如果所述识别信号（110）代表脱手驾驶，那么提供（504）用于调节所述横向引导的调节信号（112），其中，在所述调节的情况下，借助闭环控制通过干预转向来持续地将相对于车道中心或行车道边界的间距的实际值与间距的规定值之间的偏差向着零的方向调节，并且，如果所述识别信号（110）代表用手驾驶，那么提供用于控制所述横向引导的控制信号（114），其中，为了控制横向引导，由能应用的特征曲线计算用于支持转向的转向力矩，其中，车辆越靠近行车道，所述转向力矩则越大，相反在车道中心，所述转向力矩则为零或者非常小。

2.根据权利要求1所述的方法（500），其特征在于，具有检测由至少一只手所施加到所述车辆的方向盘上的保持力的步骤，其中，在输出步骤中，所述识别信号（110）能够根据所述保持力来提供。

3.根据权利要求1或2所述的方法（500），其特征在于，在所述读入（502）步骤中还读入由驾驶员激活的规定控制轮廓（202），其中，在所述提供（504）步骤中，在使用所述控制轮廓（202）的情况下提供所述控制信号（114），以便根据所述控制轮廓（202）来控制所述车辆的所述横向引导。

4.根据权利要求3所述的方法（500），其特征在于，所述控制轮廓（202）代表用于根据所述车辆在行车道中的侧向位置来进行转向支持的转向力矩的变化曲线。

5.根据权利要求4所述的方法（500），其特征在于，所述转向力矩在与所述行车道的车道中心的规定间距（304；306）之内等于零或者至少向着零的方向减小。

6.根据权利要求3所述的方法（500），其特征在于，在所述读入（502）步骤中读入至少一个由驾驶员激活的、规定的另一控制轮廓（204,206），其中，所述控制轮廓（202）和所述另一控制轮廓（204,206）相互有偏差，其中，在所述提供（504）步骤中，在使用所述另一控制轮廓（204,206）的情况下提供所述控制信号（114），以便根据所述另一控制轮廓（204,206）来控制所述车辆的横向引导。

7.根据权利要求1或2所述的方法（500），其特征在于，在所述读入（502）步骤中能够读入激活信号（216），该激活信号代表由驾驶员激活所述车道保持辅助系统（100）的转向调节功能，其中，在所述提供（504）步骤中，在使用所述激活信号（216）的情况下与所述识别信号（110）无关地提供所述调节信号（112）。

8.根据权利要求2所述的方法（500），其特征在于，在考虑规定的去抖时间和/或在考虑所述保持力的规定阈值情况下提供所述识别信号（110）。

9.设备（102），该设备构造成用于执行、实现和/或操控根据上述权利要求中任一项所述的方法（500）的所有步骤。

10.车道保持辅助系统（100），具有以下特征：用于调节车辆横向引导的调节单元（104）；用于控制所述横向引导的控制单元（106）；和与所述调节单元（104）和/或所述控制单元（106）耦合的根据权利要求9所述的设备（102）。

11.机器可读的存储媒介，具有在其上所存储的计算机程序，该计算机程序设立成用于执行、实现和/或操控根据权利要求1至8中任一项所述的方法（500）的所有步骤。

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