CN109606460A - 一种基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，包括如下步骤：步骤一、分别对主驾方向盘和副驾方向盘进行故障检测；步骤二、对检测无故障的方向盘进行驾驶员手力判断；步骤三、根据故障检测结果和方向盘手力判断结果确定方向盘的接管权。本发明提供的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，将线控转向技术应用于双舵驾驶汽车的转向控制，使两套驾驶系统既可独立工作，又互为备份，能够提升驾驶的安全性。
Description
技术领域
本发明属于汽车线控转向技术领域，特别涉及一种基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法。
背景技术
线控转向源于1972年应用在航天科技上的电传操纵系统，随着电子技术、计算机技术的不断发展，各大汽车公司纷纷展开线控转向技术的研究。
在欧洲，1998年，德国ZF公司进行了线控转向系统的研发，Fiat、Volvo、Daimler-Chrysler和Ford Europe等汽车公司和Vienna、Chalmers等大学联合发起的“Brite-Eu Ram‘X-by-wire’计划”，致力于对线控转向系统实现性、可靠性和安全性的研究。德国博世(BOSCH)公司于2018年推出了最新的线控转向技术，并计划2020年实现量产。
在亚洲，日本丰田公司于2010年推出了FT-EVⅡ线控转向概念车，此款概念车通过旋钮和按键实现对车辆转向、加速及制动的控制。2015年，英菲尼迪推出了全球首款采用线控转向的量产车型——Q50。目前英菲尼迪Q50全系车型均配备了DAS线控转向技术。
近年围绕汽车节能、环保和安全的主题日益受到政府以及各大汽车厂商们的关注。混合动力电动汽车(HEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)、尤其是轮毂电机驱动的纯电动汽车等新型电动汽车的逐步推广应用为线控转向系统的应用带来了广阔的应用前景。
双舵汽车可实现主驾、副驾和无人驾驶的切换，提升驾驶体验。因此，如果能将线控转向技术应用于双舵驾驶汽车的转向控制，将会提高双舵驾驶汽车的安全性和主驾副驾切换的时效性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，其将线控转向技术应用于双舵驾驶汽车的转向控制，使两套驾驶系统既可独立工作，又互为备份，能够提升驾驶的安全性。
本发明提供的技术方案为：
一种基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，包括如下步骤：
步骤一、对主驾方向盘和副驾方向盘分别进行故障检测；
步骤二、对检测无故障的方向盘进行驾驶员手力判断；
步骤三、根据故障检测结果和方向盘手力判断结果确定方向盘的接管权。
优选的是，在所述步骤三中，
当主驾方向盘无故障，并且主驾方向盘上有手力时，由主驾方向盘接管转向控制；
当主驾方向盘和副驾方向盘均无故障，并且只有副驾方向盘上有手力时，由副驾方向盘接管转向控制；
当主驾方向盘有故障，副驾方向盘无故障，并且副驾方向盘上无手力时，由电脑接管转向控制；
当主驾方向盘和副驾方向盘都有故障或者主驾方向盘和副驾方向盘上都没有手力时，由电脑接管转向控制。
优选的是，在所述步骤一中，根据方向盘传感器信号和路感电机信号进行故障检测。
优选的是，在所述步骤一中，主驾控制器接收主驾方向盘转向传感器信号及主驾路感电机信号，进行故障自检；
副驾控制器接收副驾方向盘传感器信号及副驾路感电机信号，进行故障自检。
优选的是，在所述步骤二中，根据转矩传感器的检测信号进行驾驶员手力判断。
优选的是，在所述步骤二中，当主驾方向盘无故障时，主驾控制器根据主驾转矩传感器的监测数据，进行主驾方向盘手力判断；
当副驾方向盘无故障时，副驾控制器接收副驾转矩传感器的监测数据，进行副驾方向盘手力判断。
优选的是，在所述步骤三中，主驾控制器根据故障自检结果、他检输入值及主驾方向盘手力判断结果得到主驾方向盘的接管优先级，并发送至副驾控制器及主控制器；
副驾控制器根据故障自测结果、他检输入值及副驾方向盘的手力判断结果得到副驾方向盘的接管优先级，并发送至主驾控制器及主控制器；
其中，当一侧驾驶控制器的自检结果正常，他检输入为低优先级，并且该侧方向盘上有手力时，该侧方向盘的接管优先级为高优先级；否则为低优先级；
主控制器根据主驾方向盘的接管优先级和副驾方向盘的接管优先级，确定方向盘的接管权；
其中，主驾控制器的初始他检输入为低优先级，之后以副驾方向盘的接管优先级作为他检输入值；副驾控制器的他检输入值为主驾方向盘的接管优先级。
优选的是，当电脑接管转向控制时，主控制器将车辆的转向指令发送给前轮转向系统，实现车辆的自动驾驶转向。
优选的是，还包括将主动方向盘的转向信号发送给随动方向盘，使随动方向盘跟随主动方向盘转角。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，使两套驾驶系统既可独立工作，又互为备份，保证硬件安全。
(2)本发明提供的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，在系统主驾机械故障时可以依靠副驾故障运行至维修站或住处，避免野外主驾转向故障时不能移动车辆。
(3)本发明提供的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，能够适应左舵驾驶的汽车，也适用于右舵驾驶的汽车；主驾和副驾均可驾驶汽车，体验驾驶的乐趣。
附图说明
图1为本发明所述的两套驾驶系统的控制信号流示意图。
图2为本发明所述的优先级决策方法示意图。
图3为本发明所述的优先级决策流程图。
图4为本发明所述的接管决策流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供了一种基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，用于对具有两套驾驶系统的汽车进行转向控制。可以根据不同国家的驾驶习惯设置主驾驶和副驾驶，主驾驶和副驾驶的两个方向盘既互相通信、互为备份，又保持功能独立，即在单独实现方向盘功能的条件下又具备信号冗余和硬件冗余功能。
本发明根据转角传感器信号和路感电机信号进行故障监测，根据故障监测结果和两个方向盘驾驶员手力监测结果进行方向盘的优先级决策，最后根据优先级进行方向盘的接管控制。具体实施过程如下：
如图1所示，转向通过两侧的方向盘系统和主控制器ECU控制实现。转向控制的接管由优先级决定，优先级是驾驶控制器ECU1(ECU2)通过对方向盘上的驾驶员手力、自身方向盘转角信号、自身路感电机信号以及另一驾驶控制器ECU2(ECU1)优先级p2(p1)这4个参数的逻辑运算得到的。其中，驾驶员手力由转矩传感器测得，方向盘转角由转角传感器测得。主控制器ECU接收两驾驶侧控制器ECU1和ECU1的优先级结果用于方向盘接管决策，同时，接收两驾驶侧控制器的方向盘转角信号用于向随动方向盘发送转角跟随指令。
如图2所示，他检输出值与自检输出(结果)经逻辑与运算得到驾驶控制器的优先级输出。其中，他检的输入经非门逻辑运算后即为他检的输出值，该逻辑旨在始终让功能正常的方向盘接管转向控制。在上电后将主驾控制器ECU1(ECU2)他检输入d2的初始值设置为低电平0，因此若主驾信号正常，且手力存在，则主驾优先级输出始终为1，即最高优先级。副驾接收该优先级1(主驾输出的优先级)，之后经非门运算得到0，即无论自检结果如何，其优先级输出始终为0，低优先级。之后，副驾输出优先级发送至主驾控制器(作为主驾控制器的他检输入)以及主控制器。
如图3所示，主驾控制器ECU1(ECU2)接收主驾方向盘的转角信号及主驾路感电机信号用以自检，正常输出1，故障或信号缺失输出0。副驾控制器ECU2(ECU1)接收副驾方向盘的转角信号及副驾路感电机信号用以自检，正常输出1，故障或信号缺失输出0。在自检信号正常的情况下，两个驾驶控制器EUC1和EUC2分别对两个方向盘手力进行自检：方向盘手力分为零和非零两种情况，两个方向盘分别对应二进制00、01、10、11这4种结果，即十进制的0、1、2、3。以主驾方向盘为例，当手力不为零时，二进制数第一位为1，对应十进制的2、3结果，此时主驾方向盘手力输出结果为1；主驾方向盘手力信号为0或故障或缺失时，输出为0。如果只有一侧方向盘无故障，则单独对无故障的方向盘进行手力判断；故障侧方向盘无需再进行手力判断，故障侧方向盘的接管优先级经他检和自检信号与逻辑运算输出为0。
主驾自检输出值Sts与他检输出值进行逻辑与(and)运算作为主驾的优先级输出值p1(p2)。副驾控制器ECU2(ECU1)接收到主驾优先级信号p1(p2)后，将其作为他检输入值，进行同样的流程判断并输出自己的优先级信号p2(p1)。
如图4所示，两个驾驶控制器EUC1和EUC2输出的优先级均发送至主控制器，由于最多只有一个高优先级1输出，因此两个方向盘输出的优先级只有00、01、10这3种结果，分别对应十进制的0、1、2。二进制第一位为主驾方向盘优先级，第二位为副驾方向盘优先级，0代表低优先级，1代表高优先级。10、01和00分别代表主驾接管、副驾接管和电脑接管转向控制。电脑接管的逻辑值00有两种原因：一是各控制器ECU1、ECU2自检存在传感器信号故障，二是驾驶控制器ECU1、ECU2接收到的两个方向盘手力均为零，即没有驾驶员控制转向，故两个控制器输出的优先级均为0。
在电脑接管的情况下，车辆的转向指令由主控制器ECU直接发送给前轮转向系统，实现车辆的自动驾驶转向。一旦驾驶员手力介入，则相应驾驶侧的控制器ECU1/ECU2输出高优先级请求指令1，车辆退出自动转向模式，由该驾驶侧的驾驶员重新接管车辆转向。
主控制器EUC将主动方向盘的转角信号发送给随动方向盘，作为随动方向盘的转角响应指令，使随动方向盘转角时时跟随主驾方向盘转角，以保证接管时的准确快速响应。
本发明提供了的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，当自检检测到信号故障或缺失时，相应的驾驶控制器输出低优先级；信号正常时根据两个方向盘上的手力确定接管优先级。当检测到主驾手力时，不管副驾有无手力，主驾控制器输出1，将主驾置为高优先级；当只检测到副驾手力时，主驾控制器输出0；两个方向盘都没有手力同样输出0。
在上电后设置主驾控制器的初始他检输入设置为0，因此若主驾信号正常，且手力存在，则主驾优先级输出始终为1，即最高优先级。
一旦主驾自检出现故障或撤除手力，则其优先级输出变为0，被副驾控制器的他检接收之后经非逻辑运算之后得到副驾他检输出值为1，并与副驾的自检结果进行逻辑与运算，得到副驾的控制优先级。在副驾自检正常且有手力存在的情况下输出优先级始终为1，即副驾拥有方向盘的高优先级控制权。
当主副驾驶均出现信号故障或者手力均为零时，两个控制器输出的优先级均为0，此时汽车的转向由电脑接管。此时主控制器直接向前轮转向系统发送转向指令控制汽车转向，同时给路感电机发送指令带动方向盘转动。在传感信号正常的情况下，一旦驾驶员手力介入，则相应驾驶侧的控制器输出高优先级请求指令1，车辆退出自动转向模式，由该驾驶侧的驾驶员重新接管车辆转向。
主驾方向盘的转角信号作为随动方向盘的转角指令，使随动方向盘的转角时时跟随主驾方向盘转角，能够保证接管时的快速准确响应。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、分别对主驾方向盘和副驾方向盘分别进行故障检测；
步骤二、对检测无故障的方向盘进行驾驶员手力判断；
步骤三、根据故障检测结果和方向盘手力判断结果确定方向盘的接管权。
2.根据权利要求1所述的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，其特征在于，在所述步骤三中，
当主驾方向盘无故障，并且主驾方向盘上有手力时，由主驾方向盘接管转向控制；
当主驾方向盘和副驾方向盘均无故障，并且只有副驾方向盘上有手力时，由副驾方向盘接管转向控制；
当主驾方向盘有故障，副驾方向盘无故障，并且副驾方向盘上无手力时，由电脑接管转向控制；
当主驾方向盘和副驾方向盘都有故障或者主驾方向盘和副驾方向盘上都没有手力时，由电脑接管转向控制。
3.根据权利要求1或2所述的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，其特征在于，在所述步骤一中，根据方向盘传感器信号和路感电机信号进行故障检测。
4.根据权利要求3所述的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，其特征在于，在所述步骤一中，主驾控制器接收主驾方向盘转向传感器信号及主驾路感电机信号，进行故障自检；
副驾控制器接收副驾方向盘传感器信号及副驾路感电机信号，进行故障自检。
5.根据权利要求4所述的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，其特征在于，在所述步骤二中，根据转矩传感器的检测信号进行驾驶员手力判断。
6.根据权利要求5所述的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，其特征在于，在所述步骤二中，当主驾方向盘无故障时，主驾控制器根据主驾转矩传感器的监测数据，进行主驾方向盘手力判断；
当副驾方向盘无故障时，副驾控制器接收副驾转矩传感器的监测数据，进行副驾方向盘手力判断。
7.根据权利要求6所述的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，其特征在于，在所述步骤三中，主驾控制器根据故障自检结果、他检输入值及主驾方向盘手力判断结果得到主驾方向盘的接管优先级，并发送至副驾控制器及主控制器；
副驾控制器根据故障自测结果、他检输入值及副驾方向盘的手力判断结果得到副驾方向盘的接管优先级，并发送至主驾控制器及主控制器；
其中，当一侧驾驶控制器的自检结果正常，他检输入为低优先级，并且该侧方向盘上有手力时，该侧方向盘的接管优先级为高优先级；否则为低优先级；
主控制器根据主驾方向盘的接管优先级和副驾方向盘的接管优先级，确定方向盘的接管权；
其中，主驾控制器的初始他检输入为低优先级，之后以副驾方向盘的接管优先级作为他检输入值；副驾控制器的他检输入值为主驾方向盘的接管优先级。
8.根据权利要求2所述的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，其特征在于，当电脑接管转向控制时，主控制器将车辆的转向指令发送给前轮转向系统，实现车辆的自动驾驶转向。
9.根据权利要求8所述的基于线控转向的双舵驾驶汽车的方向盘接管决策方法，其特征在于，还包括将主动方向盘的转向信号发送给随动方向盘，使随动方向盘跟随主动方向盘转角。
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