CN108016431A - 转向能力预测 - Google Patents

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Abstract

车辆可以被配备为在自主和乘员驾驶模式两者下进行操作。包括在车辆中的计算装置可以根据相应的转向角和时间步长来确定车辆的转向系统的估计的转向速度，并且基于估计的转向速度来确定车辆要行驶的路径。

Description

转向能力预测
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，并且更具体地涉及转向能力预测。
背景技术
车辆可以配备为在自主和乘员驾驶模式两者下进行操作。可能需要包括在车辆中的计算装置来确定用于车辆行驶的一个或多个路径。确定一个或多个路径可以包括确定一个或多个道路并且确定一个或多个交通障碍物。
发明内容
根据本发明，提供一种方法，包括：
根据相应的转向角和时间步长来确定车辆的转向系统的估计的转向速度；和
基于估计的转向速度来确定车辆要行驶的路径。
根据本发明的一个实施例，其中估计的转向速度是车辆根据所施加的转向力和单位时间步长的转向角来改变行驶方向的速率。
根据本发明的另一个实施例，该方法进一步包括：
根据转向角来估计可能的转向加速度；和
基于估计的可能的转向加速度来根据转向角和时间步长估计转向速度。
根据本发明的另一个实施例，其中确定估计的转向速度包括：
确定在转向行程内在各种速度下的拉杆负载以获得转向齿条负载；和
根据转向齿条负载来确定包括致动器力的系统输出曲线。
根据本发明的另一个实施例，该方法进一步包括：
提供估计的转向速度作为车辆的自主或半自主操作的输入。
根据本发明的另一个实施例，该进一步包括：
将估计的转向速度与车辆状态信息和地图数据结合以确定车辆要行驶的路径。
根据本发明的另一个实施例，其中车辆状态信息包括车辆位置、速度和方向。
根据本发明的另一个实施例，其中地图数据包括道路和交通障碍物，该交通障碍物包括其他车辆、行人和交通障碍。
根据本发明的另一个实施例，其中路径包括道路并且避开交通障碍物。
根据本发明，提供一种装置，包括：
处理器；
存储器，存储器存储可由处理器执行以进行以下操作的指令：
根据相应的转向角和时间步长来确定车辆的转向系统的估计的转向速度；和
基于估计的转向速度来确定车辆要行驶的路径。
根据本发明的另一个实施例，其中估计的转向速度是车辆根据所施加的转向力和单位时间步长的转向角来改变行驶方向的速率。
根据本发明的另一个实施例，处理器进一步用于：
根据转向角来估计可能的转向加速度；和
基于估计的可能的转向加速度来根据转向角和时间步长估计转向速度。
根据本发明的另一个实施例，其中确定估计的转向速度包括：
确定在转向行程内在各种速度下的拉杆负载以获得转向齿条负载；和
根据转向齿条负载来确定包括致动器力的系统输出曲线。
根据本发明的另一个实施例，处理器进一步用于：
提供估计的转向速度作为车辆的自主或半自主操作的输入。
根据本发明的另一个实施例，处理器进一步用于：
将估计的转向速度与车辆状态信息和地图数据结合以确定车辆要行驶的路径。
根据本发明的另一个实施例，其中车辆状态信息包括车辆位置、速度和方向。
根据本发明的另一个实施例，其中地图数据包括道路和交通障碍物，该交通障碍物包括其他车辆、行人和交通障碍。
根据本发明的另一个实施例，其中路径包括道路并且避开交通障碍物。
根据本发明，提供一种车辆，包括：
处理器；
存储器，存储器存储可由处理器执行以进行以下操作的指令：
根据相应的转向角和时间步长来确定车辆的转向系统的估计的转向速度；和
基于估计的转向速度来确定车辆要行驶的路径。
根据本发明的另一个实施例，其中估计的转向速度是车辆根据所施加的转向力和单位时间步长的转向角来改变行驶方向的速率。
附图说明
图1是示例车辆的框图；
图2是示例转向子总成的示意图；
图3是齿条负载与角度的示例曲线图的示意图；
图4是齿条输出力与转向速度的示例曲线图的示意图；
图5是基于估计的转向速度来确定车辆的路径的示例过程的流程图；
图6是基于估计的转向速度来确定车辆的路径的另一示例过程的流程图。
具体实施方式
车辆可以配备为在自主和乘员驾驶模式两者下进行操作。半自主或完全自主模式是指车辆可以被作为具有传感器和控制器的车辆信息系统的一部分的计算装置驾驶的操作模式。车辆可以被占用或空闲，但在任一情况下，车辆可以在没有乘员的帮助下驾驶。为了本公开的目的，自主模式被定义为车辆推进(例如，通过包括内燃发动机和/或电动马达的动力传动系统)、制动和转向中的每一个由一个或多个车辆计算机来控制的模式；在半自主模式下，车辆计算机控制车辆推进、制动和转向中的一个或两个。
车辆可以配备有计算装置、网络、传感器和控制器来驾驶车辆，并且确定包括例如道路之类的特征的周围现实世界的地图。车辆可以被驾驶，并且可以基于定位和识别周围现实世界中的路标来确定地图。驾驶是指引导车辆的运动，以便使车辆沿着道路或路径的其他部分移动。
图1是车辆信息系统100的示意图，其包括根据所公开的实施方式可在自主(“自主”本身在本公开中意味着“完全自主”)和乘员驾驶(也称为非自主)模式下操作的车辆110。车辆110还包括一个或多个计算装置115，用于在自主操作期间执行用于驾驶车辆110的计算。计算装置115可以从传感器116接收关于车辆的操作的信息。
计算装置115例如已知的包括处理器和存储器。此外，存储器包括一种或多种形式的计算机可读介质，并且存储可由处理器执行的指令，该指令用于执行包括如本文所公开的操作的各种操作。例如，计算装置115可以包括用于操作车辆制动器、推动器(例如，通过控制内燃发动机、电动马达、混合动力发动机等中的一个或多个来控制车辆110的加速度)、转向器、气候控制器、内部和/或外部灯等中的一个或多个、以及确定与人类操作者不同的计算装置115是否以及何时来控制这种操作的编程。
计算装置115可以包括或例如通过如下面进一步描述的车辆通信总线通信地连接到多个计算装置，例如包括在车辆110中的用于监控和/或控制各种车辆部件(例如动力传动系统控制器112、制动控制器113、转向控制器114等)的控制器或类似物。计算装置115大体上布置用于在车辆通信网络(例如车辆110中的总线，例如控制器局域网络(CAN)或类似物)上通信；车辆110网络可以包括例如已知的有线或无线通信机制，例如以太网或其他通信协议。
通过车辆网络，计算装置115可以向车辆中的各种装置发送消息和/或从各种装置(例如，包括传感器116的控制器、致动器、传感器等)接收消息。作为替代或另外，在计算装置115实际上包括多个装置的情况下，车辆通信网络可以用于在本公开中表示为计算装置115的装置之间的通信。此外，如下所述，各种控制器或感测元件可以通过车辆通信网络向计算装置115提供数据。
此外，计算装置115可以配置为经由网络130与远程服务器计算机120(例如，云服务器)通过车辆至基础设施(V至I)接口111进行通信，如下所描述，其可以利用各种有线和/或无线联网技术，例如蜂窝、蓝牙和有线和/或无线分组网络。计算装置115还包括例如已知的非易失性存储器。计算装置可以通过将信息存储在非易失性存储器中来记录信息，用于随后通过车辆通信网络和车辆至基础设施(V至I)接口111检索和传输到服务器计算机120或用户移动装置160。
如已经提到的，大体上包括在存储在存储器中并且由计算装置115的处理器执行的指令中的是用于在没有人类操作者的干预的情况下操作一个或多个车辆110部件(例如制动器、转向器、推进器等)的编程。使用在计算装置115中接收的数据，例如来自传感器116、服务器计算机120等的传感器数据，计算装置115可以进行各种确定和/或控制各种车辆110部件和/或操作，而无需驾驶员操作车辆110。例如，计算装置115可以包括用于调节车辆110的操作行为(例如速度、加速度、减速度、转向等)以及策略行为(例如车辆之间的距离和/或车辆之间的时间量、车道变化、车辆之间的最小间隙、左转穿过路径最小、到达特定位置的时间和穿过十字路口的十字路口(无信号)最短到达时间)的编程。
如本文中使用的术语，控制器包括通常被编程为控制特定车辆子系统的计算装置。示例包括动力传动系统控制器112、制动控制器113和转向控制器114。控制器可以是例如已知的电子控制单元(ECU)，可能包括如本文所描述的附加编程。控制器可以通信地连接到计算装置115并且接收来自计算装置115的指令，以根据该指令来致动子系统。例如，制动控制器113可以接收来自计算装置115的指令以操作车辆110的制动器。
用于车辆110的一个或多个控制器112、113、114可以包括已知的电子控制单元(ECU)或类似物，其包括作为非限制性示例的一个或多个动力传动系统控制器112、一个或多个制动控制器113和一个或多个转向控制器114。控制器112、113、114中的每一个可以包括各自的处理器和存储器和一个或多个致动器。控制器112、113、114可以被编程并且连接到例如控制器局域网(CAN)总线或局部互连网络(LIN)总线的车辆110通信总线，以接收来自计算机115的指令并且基于该指令来控制致动器。
传感器116可以包括通过车辆通信总线提供数据的各种已知的装置。例如，固定到车辆110的前保险杠(未示出)的雷达可以提供从车辆110到车辆110前方的下一个车辆的距离，或者设置在车辆110中的全球定位系统(GPS)传感器可以提供车辆110的地理坐标。由雷达提供的距离或由GPS传感器提供的地理坐标可以由计算装置115使用以自主地或半自主地操作车辆110。
车辆110大体上是具有三个或更多个车轮的陆地自主车辆110，例如乘用汽车、轻型卡车等。车辆110包括一个或多个传感器116、车辆至基础设施接口111、计算装置115和一个或多个控制器112、113、114。
传感器116可以被编程为收集与车辆110和车辆110运行的环境相关的数据。作为示例而非限制，传感器116可以包括例如高度计、摄像机、激光雷达(LIDAR)、雷达、超声波传感器、红外传感器、压力传感器、加速度计、陀螺仪、温度传感器、压力传感器、霍尔传感器、光学传感器、电压传感器、电流传感器、例如开关的机械传感器等。传感器116可用于感测车辆110正在运行的环境，例如天气条件、道路坡度、道路位置或相邻车辆110的位置。传感器116还可以用于收集与车辆110的操作有关的动态车辆110数据，例如速度、偏航率、转向角、发动机转速、制动压力、油压、施加到车辆110中的控制器112、113、114的功率水平、部件之间的连接性以及车辆110的电气和逻辑健康水平。
计算装置115可以使用估计的转向速度来确定车辆110要行驶多条可能路径中的哪一条路径。估计的转向速度是车辆110可以基于转向角单位时间改变方向的速度。计算装置115还可以经由网络130通过车辆至基础设施接口111从远程服务器计算机120下载地图和天气信息，以与由传感器116和基于例如车辆至基础设施接口111中包括的蓝牙功能经由网络130通过车辆至车辆(V至V)通信从附近车辆确定的本地信息进行结合，以确定多个可能的路径。计算装置115可以使用估计的转向速度来选择多个可能路径中的一路径，并且指导控制器112、113、114使车辆110在所选择的路径上行驶。
图2是车辆110的转向子总成200的示意图。转向子总成200可以是车辆110车身的一部分。车辆110车身可以支撑车辆110，并且可以是承载式车身(unibody)结构或非承载式车身(body-on-frame)结构，并且包括例如包括悬架和车轮的底盘部件。车辆110车身包括车辆110的外部表面和车辆的内部空间，该外部表面包括发动机罩、车窗、车门、盖或天窗，车辆的内部空间例如包括乘员隔室、行李箱和发动机舱。车辆110车身的外部部分可以呈现A级(例如，大体上无缺陷的)精细加工表面外观，并且可以是任何功能上合适的材料，例如涂漆钢、铝和塑料等。
转向子总成200包括附接到车辆110车身的一部分的副车架204的转向齿条202和转向齿轮226。转向齿条202通过右拉杆208可操作地连接到右轴总成206。转向齿条202和右拉杆208之间的连接由右柔性罩210保护。以类似的方式，转向齿条202通过左拉杆214可操作地连接到左轴总成212。转向齿条202和左拉杆214之间的连接由左柔性罩216保护。右轴总成206通过右控制臂218和右支柱220可操作地连接到副车架204和车辆110车身。类似地，左轴总成212通过左控制臂222和右支柱224可操作地连接到副车架204和车辆110车身。
转向齿轮226和转向齿条202组合以将转向齿轮226的旋转运动转换成转向齿条202的线性运动。转向齿条202的线性运动通过拉杆208、214传递到轴总成206、212以与右控制臂218和左控制臂222以及右支柱220和左支柱224组合以使右轴总成206和左轴总成212以在大体上平行的、大体上垂直于支撑车辆110的路面的大体上垂直的轴线上转动。转向齿轮226可操作地连接到转向控制器114以根据来自计算机115的命令旋转，并且从而产生拉杆208、214的线性运动。
与垂直轴线的精确垂直方向的小且相等的偏差称为转向倾角(steeringcaster)。转向倾角是与右轴总成206和左轴总成212的垂直轴线的精确垂直方向的偏差，其中垂直轴线在与当直线向前移动时车辆110移动的方向平行的平面中并且垂直于道路旋转。例如，使左轴总成212的垂直轴线以这种方式偏离精确垂直方向，可以通过提高方向稳定性来提高车辆110的转向能力。转向倾角还可以至少部分地确定转向角和转向力之间的关系。
图3是转向齿条负载示意图300，其示出了如以上所讨论的用于具有转向倾角的转向子总成200的在Y轴上以牛顿为单位测量的齿条负载302与在X轴上以角度为单位测量的转向角304。齿条负载302根据转向齿轮226的转向角304(以角度为单位测量)和转向方向(其可以相对于转向齿轮226是顺时针(CW)或逆时针(CCW))通过测量在转向齿条202和拉杆208、214之间产生的力来确定。
CW负载曲线306表明随着转向齿轮226一直从点“A”处的左机械极限或停止点一直转到点“B”处的右机械极限或停止点的以牛顿为单位的齿条负载302。这可以被称为从左锁定到右锁定或简单地锁定到锁定(lock-to-lock)的转向齿轮226。CCW负载曲线308表明随着转向齿轮226一直从点“B”处的右机械极限或停止点一直转到点“A”处的左机械极限或停止点的以牛顿为单位的齿条负载302或右锁定到左锁定或锁定到锁定。
转向齿轮226和转向齿条202将转向齿轮226的旋转运动转换成转向齿条202的线性运动。由于转向齿条202的负载可以是基于转向齿条202和拉杆208、214的线性运动的矢量，所以按惯例沿着相反的方向移动转向齿条202改变符号，使得与CW负载曲线306相关联的齿条负载302为正，并且与CCW负载曲线308相关联的齿条负载302为负。由于如上所述的转向倾角，CW和CCW曲线都表明在约-200度至约+200度的范围内相对恒定的齿条负载，并且从约-200度移动到约-500度(A)和从约+200度到约+500度(B)所需的力增加。
图4是齿条输出力400的曲线图，其示出了Y轴上的以牛顿为单位的转向齿条202的输出力402与X轴上的以度/秒为单位的转向速度408。输出力402是转向齿条202施加到拉杆208、214的以牛顿为单位的力的量，并且转向速度408是转向齿轮226以度/秒为单位的旋转的速率。转向系统输出曲线406示出了直到对应于大约200度/秒的转向速度的点“C”的转向速度的相对较高的恒定输出。在转向速度高于约200度/秒时，齿条输出力随着转向速度的增加而线性下降。将齿条负载曲线图300与齿条输出曲线图400组合产生作为转向角的函数的车辆110的可能的转向速度。
图5是关于图1至4描述的用于在自主操作中驾驶车辆110的过程500的流程图的示意图。过程500可以由计算装置115的处理器实现，计算装置115的处理器采用来自传感器116的信息作为输入信息，并且例如通过控制器112、113、114执行指令和发送控制信号。过程500包括以本公开的顺序采取的多个步骤。过程500还包括包含较少步骤的实施方式或者可以包括以不同顺序采取的步骤。
过程500在步骤502处开始，其中计算装置115通过确定在各种转向角304处的拉杆208、214负载来表征转向齿条负载300。如上面关于图3所讨论的，通过CW和CCW负载曲线306、308给出了确定在各种转向角处的拉杆208、214负载来表征转向齿条负载300的一个示例。在步骤504处，计算装置115根据转向速度408来确定转向系统输出曲线406。如上面关于图4所讨论的，转向系统输出曲线406是由转向齿条202产生的齿条输出力400的量。
在步骤506处，计算装置115根据转向角来估计可能的转向加速度。转向加速度与转向速度408的变化率成比例，并且因此是转向角304的二阶导数。估计的转向加速度越高，车辆110转动越快。车辆110转动越快，以g’s测量的垂直于路径产生的向心力越大。
过小的转向加速度可以防止车辆110因转向不足而行驶所需的路径。过高的转向加速度可以防止车辆因过度转向而行驶所需的路径。过高的转向加速度也可能产生太大的向心力，这可能会对乘员造成沮丧，并且在极限情况下可能导致车辆110打破牵引力并且打滑或以其它方式失去控制，例如，可能导致车辆110与另一车辆110或物体碰撞。
例如，估计的可能转向加速度可以被确定为高于预定的下限并且低于预定的上限。估计的可能转向加速度可以根据转向角304来确定，例如，估计的可能转向加速度可能导致车辆110在各个时间段内从第一转向角304改变到第二转向角304。在步骤508处，计算装置115根据转向角304来估计转向速度。转向速度是估计的可能转向加速度关于时间的第一积分。估计的转向速度与转向齿轮226转向以从第一转向角304改变到第二转向角304的速率成比例。
在步骤510处，计算装置115基于估计的转向速度408来确定车辆的路径。计算装置115可以基于车辆110的转向目标(例如“改变车道”或“在十字路口右转”)通过确定转向角304的变化来确定车辆110的路径，。例如，知道估计的可能转向加速度允许计算装置115来确定一个或多个转向速度408，该转向速度408在所需转向时间内将转向角304改变到所需的转向角304，保持恒定的最低转向加速度。
图6是关于图1至4描述的用于在自主操作中驾驶车辆110的过程600的流程图的示意图。例如，过程600可以由计算装置115的处理器实现，计算装置115的处理器采用来自传感器116的信息作为输入信息，并且通过控制器112、113、114执行指令和发送控制信号。过程600包括以本公开的顺序采取的多个步骤。过程600还包括包含较少步骤的实施方式或者可以包括以不同顺序采取的步骤。
过程600可以作为图5的步骤510的一部分执行，其中根据过程500计算装置115基于估计的转向速度来确定车辆要行驶的路径。步骤510可以转到执行到图6的步骤602，其中如上面关于图4所讨论的，计算装置115基于估计的转向速度来确定车辆110的路径，并且然后可以将信号输出到控制器112、113、114以使车辆110在该路径上行驶。
在步骤604处，如上面关于图1所讨论的，计算装置115还可以通过车辆至基础设施接口111从例如远程服务器计算机120或附近车辆的外部源输入信息。该信息可以包括描述车辆110的最近的环境的地图信息和描述车辆110相对于地图信息的位置的GPS信息，并且可以与估计的转向速度408结合以确定车辆110的路径。
在步骤606处，计算装置115可以在所确定的路径上驾驶车辆110。计算装置115可以向控制器112、113、114发送信号，以使车辆110在所确定的路径上行驶，包括向转向控制器114发送以下信号：命令转向齿轮在所确定的时间周期内以所确定的转向速度转动并且从而导致转向角304在期望的时间周期内改变到期望的值。确定满足以下条件的转向速度408可以确定车辆110的路径：将转向角加速度保持在预定水平的同时将转向角304在期望的时间周期内改变到期望值。
例如，计算装置115可以确定行驶以遵循道路或避开障碍物的多条可能的路径。估计的转向速度可以与车辆速度和本地信息(关于包括例如天气的外部条件)相结合，以基于转向力和在不同天气条件下的车辆110牵引力的估计值来确定可实现的可能路径。
计算装置(例如本文所讨论的那些)大体上各自包括可由一个或多个计算装置(例如上述那些)执行并且用于执行上述过程的框或步骤的指令。例如，上面讨论的过程框可以体现为计算机可执行指令。
计算机可执行指令可以由计算机程序编译或解释，计算机程序采用多种编程语言和/或技术创建，这些编程语言和/或技术包括但并不限于单独地或组合的JavaTM、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl、HTML等。通常，处理器(例如微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，由此完成一个或多个程序，包括这里所描述的一个或多个程序。这样的指令和其他数据可以存储在文件中和采用各种计算机可读介质传送。计算装置中的文件大体上是存储在诸如存储介质、随机存取存储器等的计算机可读介质上的数据的集合。
计算机可读介质包括任意的参与提供数据(例如指令)的介质，该数据可以由计算机读取。这样的介质可以采用多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质等。非易失性介质包括例如光盘或磁盘或其他永久性存储器。易失性介质包括典型地构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。计算机可读介质的常规形式包括，如软盘、柔性盘、硬盘、磁盘、任何其他磁性介质、只读光盘驱动器(CD-ROM)、数字化视频光盘(DVD)、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、RAM(随机存取存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、FLASH EEPROM(闪速电可擦除可编程只读存储器)、任何其他存储器芯片或盒、或者任何其他计算机可读取的介质。
在权利要求中所使用的所有术语旨在给予其应被本领域的技术人员理解的清楚且最常用的意思，除非在这里做出了明确的相反的指示。特别地，单数冠词“一”、“该”、“所述”等的使用应该理解为表述一个或多个所示元件，除非权利要求作出了与此相反的明确限制。
术语“示例性”在本文中用于表示示例的意义，例如，参考“示例性小部件”应该仅理解为参考小部件的示例。
修饰值或结果的副词“大约”是指，由于材料、加工、制造、传感器测量、计算、处理时间、通信时间等方面的缺陷，形状、结构、测量值、值、确定值、计算值等可能偏离精确描述的几何结构、距离、测量值、值、确定值、计算值等。
在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。而且，这些元件中的一些或全部都可以改变。关于这里所述的介质、程序、系统、方法等，应理解的是虽然这样的程序等的步骤描述为按照一定的顺序排列发生，但这样的程序可以采用以这里描述的顺序之外的顺序完成描述的步骤来实施。进一步应该理解的是，某些步骤可以同时执行，可以添加其他步骤，或者可以省略这里所述的某些步骤。换言之，这里的程序的描述提供用于说明某些实施例的目的，并且不应该以任何方式解释为限制要求保护的发明。

Claims (17)

1.一种方法，包括：
根据相应的转向角和时间步长来确定车辆的转向系统的估计的转向速度；和
基于所述估计的转向速度来确定所述车辆要行驶的路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述估计的转向速度是所述车辆根据所施加的转向力和单位时间步长的所述转向角来改变行驶方向的速率。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
根据所述转向角来估计可能的转向加速度；和
基于所述估计可能的转向加速度来根据所述转向角和所述时间步长估计所述转向速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述估计的转向速度包括：
确定在转向行程内在各种速度下的拉杆负载以获得转向齿条负载；和
根据所述转向齿条负载来确定包括致动器力的系统输出曲线。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
提供所述估计的转向速度作为所述车辆的自主或半自主操作的输入。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
将所述估计的转向速度与车辆状态信息和地图数据结合以确定所述车辆要行驶的所述路径。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述车辆状态信息包括车辆位置、速度和方向。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述地图数据包括道路和交通障碍物，所述交通障碍物包括其他车辆、行人和交通障碍。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述路径包括道路并且避开所述交通障碍物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述交通障碍物由车辆传感器数据确定。
11.根据权利要求10所述的方法，其中用车辆传感器数据更新所述地图数据。
12.根据权利要求2所述的方法，其中所述车辆根据所施加的所述转向力和所述单位时间步长的所述转向角来改变所述行驶方向的所述速率通过实验确定。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述车辆根据所施加的所述转向力和所述单位时间步长的所述转向角来改变所述行驶方向的所述速率随车辆速度而变化。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述估计的转向速度随车辆速度而变化。
15.一种系统，包括被编程为执行权利要求1至14中任一项所述的方法的计算机。
16.一种装置，包括：
处理器；
存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行以进行以下操作的指令：
根据相应的转向角和时间步长来确定车辆的转向系统的估计的转向速度；和
基于所述估计的转向速度来确定所述车辆要行驶的路径。
17.一种车辆，包括：
处理器；
存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行以进行以下操作的指令：
根据相应的转向角和时间步长来确定所述车辆的转向系统的估计的转向速度；和
基于所述估计的转向速度来确定所述车辆要行驶的路径。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113276878A (zh) * 2020-01-31 2021-08-20 丰田自动车株式会社 车辆
CN114906209A (zh) * 2021-02-09 2022-08-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 转向致动器的可实现角度、速度和加速度能力的实时估计

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108146433B (zh) * 2016-12-06 2020-04-21 上汽通用汽车有限公司 车辆的紧急自动制动系统及方法
US10220857B2 (en) 2017-02-23 2019-03-05 Uber Technologies, Inc. Vehicle control system
CN110758548B (zh) * 2018-07-27 2021-06-18 比亚迪股份有限公司 转向助力控制方法、车辆、服务器、存储介质及系统
US10852746B2 (en) 2018-12-12 2020-12-01 Waymo Llc Detecting general road weather conditions
US11884327B2 (en) * 2021-05-11 2024-01-30 Ford Global Technologies, Llc Vibration dampening vehicle subframe

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103635947A (zh) * 2011-08-31 2014-03-12 日产自动车株式会社 车辆驾驶辅助装置
CN103764483A (zh) * 2011-08-31 2014-04-30 丰田自动车株式会社 车辆的行驶控制装置
JP2014221587A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 日産自動車株式会社 車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法
CN105752081A (zh) * 2014-12-30 2016-07-13 株式会社万都 车道变换控制装置及控制方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4415736C2 (de) 1994-05-04 2002-11-14 Siemens Ag Verfahren zur Kollisionsvermeidung mit Hilfe eines Lenkwinkelfeldes für eine autonome mobile Einheit
JP4075763B2 (ja) 2003-10-14 2008-04-16 トヨタ自動車株式会社 車輌の走行経路予測制御装置
EP2085279B1 (en) 2008-01-29 2011-05-25 Ford Global Technologies, LLC A system for collision course prediction
US8170739B2 (en) * 2008-06-20 2012-05-01 GM Global Technology Operations LLC Path generation algorithm for automated lane centering and lane changing control system
US8078373B2 (en) * 2008-11-21 2011-12-13 GM Global Technology Operations LLC Vehicle dynamics prediction with lane/path information using a preview-correction-prediction approach
US8423257B2 (en) * 2010-03-17 2013-04-16 Honda Motor Co., Ltd. System for and method of maintaining a driver intended path
JP5429062B2 (ja) * 2010-06-11 2014-02-26 トヨタ自動車株式会社 車両の走行制御装置
DE102012010130A1 (de) 2012-05-23 2012-12-13 Daimler Ag Verfahren zum Ermitteln von kollisionsgefährdenden Lenkwinkelwerteneines Kraftfahrzeuges unter Berücksichtigung eines dynamischen Abstandsgrenzwerts
WO2014073180A1 (ja) * 2012-11-07 2014-05-15 日産自動車株式会社 操舵制御装置
US9751534B2 (en) * 2013-03-15 2017-09-05 Honda Motor Co., Ltd. System and method for responding to driver state
KR101464883B1 (ko) 2013-06-19 2014-11-25 주식회사 만도 요 레이트를 이용한 차량 충돌 방지 방법
WO2015008419A1 (ja) * 2013-07-19 2015-01-22 日産自動車株式会社 運転状態推定装置
US20160091325A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 Nissan North America, Inc. Method and system of assisting a driver of a vehicle
US9499197B2 (en) * 2014-10-15 2016-11-22 Hua-Chuang Automobile Information Technical Center Co., Ltd. System and method for vehicle steering control
KR102326062B1 (ko) * 2014-11-12 2021-11-12 현대모비스 주식회사 자율주행차량의 장애물 회피 시스템 및 방법
DE102016216796B4 (de) * 2015-09-08 2023-10-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Lenkreaktionskraftsteuervorrichtung für fahrzeug
US10202144B2 (en) 2015-12-08 2019-02-12 Ford Global Technologies, Llc Vehicle curvature determination
JP6599795B2 (ja) 2016-02-22 2019-10-30 本田技研工業株式会社 操舵アシスト装置及び操舵アシスト回路
US10150470B2 (en) 2016-08-24 2018-12-11 Ford Global Technologies, Llc Determining available dynamic turning radius
CN107292048B (zh) 2017-07-05 2020-12-04 合肥工业大学 一种基于veDYNA车道保持方法及系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103635947A (zh) * 2011-08-31 2014-03-12 日产自动车株式会社 车辆驾驶辅助装置
CN103764483A (zh) * 2011-08-31 2014-04-30 丰田自动车株式会社 车辆的行驶控制装置
JP2014221587A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 日産自動車株式会社 車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法
CN105752081A (zh) * 2014-12-30 2016-07-13 株式会社万都 车道变换控制装置及控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113276878A (zh) * 2020-01-31 2021-08-20 丰田自动车株式会社 车辆
CN114906209A (zh) * 2021-02-09 2022-08-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 转向致动器的可实现角度、速度和加速度能力的实时估计
US11827293B2 (en) 2021-02-09 2023-11-28 GM Global Technology Operations LLC Real-time estimation of achievable angle, velocity, and acceleration capabilities of steering actuator
CN114906209B (zh) * 2021-02-09 2024-03-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 转向致动器的可实现角度、速度和加速度能力的实时估计

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CN108016431B (zh) 2022-09-30
RU2017134333A (ru) 2019-04-05
US20180120855A1 (en) 2018-05-03
US10539961B2 (en) 2020-01-21
MX2017013740A (es) 2018-09-28
DE102017125343A1 (de) 2018-05-03
GB2557441A (en) 2018-06-20
GB201717545D0 (en) 2017-12-06

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