CN111736588B

CN111736588B - 用于过渡表面摩擦条件的具有增强纵向控制的自动驾驶系统和控制逻辑

Info

Publication number: CN111736588B
Application number: CN202010082677.XA
Authority: CN
Inventors: Q.赵; B.B.利特库希; N.K.莫什楚克
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2040-02-07
Also published as: US20200257292A1; DE102020100953A1; CN111736588A; US11226620B2

Abstract

提出的是用于在混合mu道路条件中执行智能交通工具操作的自动驾驶系统、制造/使用这种系统的方法、和带有用于过渡表面摩擦条件的增强车间距控制的交通工具。用于执行自动驾驶操作的方法包括交通工具控制器接收指示邻接的道路片段的道路表面条件的传感器信号，并且基于这些传感器信号确定这些道路片段的道路摩擦值。所述控制器确定道路摩擦值是正在增加还是减小，并且所述道路摩擦值之间的差是否大于标定的最小差。响应于摩擦差大于标定的最小差且道路摩擦值正在减小，交通工具控制器执行第一交通工具控制动作。相反，如果摩擦差大于标定的最小值但道路摩擦值正在增加，那么控制器作为响应执行第二交通工具控制动作。

Description

用于过渡表面摩擦条件的具有增强纵向控制的自动驾驶系统和控制逻辑

技术领域

本公开总体涉及带有自动驾驶能力的机动交通工具。更具体地，本公开的各方面涉及自动交通工具驾驶和报警特征，比如自适应巡航控制和前方碰撞避免系统，带有用于过渡表面条件的增强车间距控制。

目前生产的机动交通工具，例如现今的汽车，原始装备有或通过后加装包括车载电子设备网络，这些车载电子设备提供自动驾驶能力，这些自动驾驶能力有助于最小化驾驶员负担。在汽车应用中，例如，最可辨认类型的自动驾驶特征是巡航控制系统。巡航控制允许交通工具操作者设定特定交通工具速度并且使车载交通工具计算机系统维持那个速度而无需驾驶员操作加速踏板或制动踏板。下一代的自适应巡航控制（ACC）是计算机自动化的驾驶特征，这种特征调节交通工具速度还同时管理主交通工具和前/后交通工具之间的前和后间距。另一类型的自动驾驶特征是碰撞避免系统（CAS），其探测即将发生的碰撞条件并给驾驶员提供报警同时还自主采取预防性动作，例如通过没有驾驶员输入的转向或制动。智能停车辅助系统（IPAS）、车道监测和自动转向（“Auto Steer”）系统、和其它先进驾驶员辅助系统（ADAS）和自主驾驶特征在许多现今汽车上也是可获得的。

随着交通工具处理、通信、和感测能力的持续改善，制造商们将坚持提供更加系统自动化的驾驶能力，其志向是最终提供完全自主的交通工具，这些驾驶能力能够在城市和乡村场景中在各种各样的交通工具类型中运行。原始装备制造商（OEM）正朝着交通工具与基础设施（V2I）和交通工具与交通工具（V2V）“交谈”轿车的方向前进，这种轿车具有更高水平的驾驶自动化，其采用自主系统以使得带有转向、车道改变、场景计划等的交通工具路线规划成为可能。自动路线生成系统利用交通工具状态和动力学传感器、地图和道路条件数据，以及路径预测算法来给路径生成提供自动化的车道中心和车道改变预报。计算机辅助的路线重新规划技术提供了预期的替换行进路线，该行进路线可例如基于实时和虚拟交通工具数据被更新。

天气条件的变化、路面材料的区别、和交通载荷的改变都影响交通工具轮胎和道路之间的摩擦系数。干且暖的道路表面条件例如提供了相对高的摩擦系数，而雪、水或覆冰的道路表面条件提供了更低的摩擦系数。许多商业上可获得的CAS、ACC和全速度范围的自适应巡航控制（FSRACC）系统仅被设计成在干道路表面上操作；驾驶员通常被建议不要在打滑驾驶条件下启动这些系统。不过，这些约束极大地限制了许多自动化驾驶员辅助系统的功能性和操作范围。另外，探测行进道路上的水、雪或冰通常是由主交通工具追溯地确定的，即利用仅在交通工具正在这种条件中操作后才探测到低摩擦条件的感测操作。因此，阻止交通工具采取自适应措施来前瞻性地使交通工具操作适应低摩擦道路条件。

发明内容

本文公开的是用于在混合mu道路条件中的智能交通工具操作的自动驾驶系统和伴随的控制逻辑，构造方法和用于操作这种系统的方法，以及带有具有对过渡表面摩擦条件的自适应性的增强车间距报警和控制的机动交通工具。例如，提出了交通工具控制算法和方法，它们使用道路条件预览信息将具有自适应性的CAS、ACC和FSRACC的功能性增强并扩展到多种类型的道路表面条件（例如，干、湿、有雪、有冰等），其中包括过渡道路条件场景。虽然许多可获得的自动纵向控制特征都是在交通工具处于干表面上这一假设下操作的，但是前述的方法和算法将道路条件预览信息和感测的交通工具动力学特性和交通数据相融合以将纵向控制可应用性扩展到各种各样的道路条件和过渡表面摩擦场景。使用这种融合的数据，交通工具可实施针对具体条件的交通工具标定操作参数（例如，车间距距离、速度约束、加速度和减速度极限、驾驶员报警等）以前瞻性地使交通工具操作适应实时的驾驶条件。

对于所述公开的概念中的至少一个一些来说伴随的益处包括ADAS架构、控制逻辑、和智能交通工具，这种交通工具将道路条件预览数据纳入到纵向控制设计中以将CAS/ACC/FSRACC可应用性扩展到各种不同的道路条件和过渡表面摩擦场景。所公开的实施道路条件预览技术的ADAS框架有助于增强乘客舒适性同时最小化碰撞风险。预测性道路表面条件技术有助于确保顶级的ADAS性能，产生了更加一致且可靠的系统操作，无需要求添加专用的传感器和硬件。

本公开的各方面涉及用于在混合mu道路条件中执行智能交通工具操作的控制算法和计算机可读的媒介。在示例中，提出了用于控制穿过邻接的道路片段的机动交通工具的自动驾驶操作的方法。前述的代表性方法包括，以任意顺序并且与上述和下述选项和特征中的任一项任意组合地：通过当地的或远程的交通工具控制器从一个或多个当地的或远程的感测设备接收指示道路片段的道路表面条件的传感器信号；通过交通工具控制器基于所接收的传感器信号确定当前（第一）道路片段的目前（第一）道路摩擦值和即将来临（第二）道路片段的预览（第二）道路摩擦值；确定第一道路摩擦值是否不同于第二道路摩擦值；如果是，作为响应确定当前道路摩擦值是大于还是小于预览道路摩擦值；响应于当前道路摩擦值大于预览道路摩擦值，通过交通工具控制器利用机动交通工具的动力系和/或制动系统执行第一交通工具控制动作；以及，响应于当前道路摩擦值小于预览道路摩擦值，通过交通工具控制器利用机动交通工具的动力系和/或制动系统执行不同于第一交通工具控制动作的第二交通工具控制动作。

本公开的其它方面涉及带有具有对过渡表面摩擦条件的自适应性的增强车间距报警和控制的机动交通工具。如本文中使用的，术语“机动交通工具”可包括任何相关的交通工具平台，例如乘客交通工具（内燃发动机（ICE）、混合动力、全电、燃料电池、全自主或部分自主的等）、商用交通工具、工业交通工具、轨道交通工具、越野和全地形交通工具（ATV）、摩托车、飞机等。而且，术语“辅助”和“自动”和“自主”对于可被分类为汽车工程师学会（SAE）等级2到5的交通工具的任何相关交通工具来说可以被可互换地使用。例如，SAE等级0通常用来代表“非辅助”驾驶，这种驾驶允许带有瞬时干预的交通工具生成的报警，但是在其他情况下仅依赖于人为控制。相比而言，SAE等级3允许非辅助的、部分辅助的、和带有足以进行完全交通工具控制（转向、速度、加速度/减速度等）的自动化的全辅助的驾驶，同时在标定的时间框架内迫使驾驶员干预。在等级谱的上端处是等级5自动化，这种自动化完全消除人为干预（例如，没有方向盘、油门踏板或制动踏板，或换挡手柄）。

在示例中，提出的机动交通工具包括带有交通工具动力系（例如，发动机和/或马达、变速器、主减速器、动力系控制模块（PCM）等）的交通工具本体、交通工具制动系统（例如，盘/鼓制动器、液压技术、制动系统控制模块（BSCM）等）、和车载感测设备网络（例如，雷达、LIDAR、红外的、摄像机、GPS、自动系统控制模块（ASCM）等），所有这些都安装在交通工具本体。当地交通工具控制器，其可被实施为控制器网络，被通信连接到交通工具动力系、制动系统、和各种感测设备。当地交通工具控制器被编程为接受、集合、过滤和/或保存（统称为“接收”）来自一个或多个感测设备的指示机动交通工具正驾驶通过的邻接的道路片段的道路表面条件的传感器信号。基于所接收的传感器信号，交通工具控制器分析、计算、选调、估计和/或检索（统称为“确定”）用于当前和即将来临的道路片段的道路摩擦值。

继续前面的示例，可编程的交通工具控制器确定在当前（第一）道路片段的当前（第一）道路摩擦值和即将来临的（第二）道路片段的预览（第二）道路摩擦值之间是否有数学上的区别。如果是，那么控制器作为响应确定第一道路摩擦值是大于还是小于第二道路摩擦值。响应于当前道路摩擦值大于预览道路摩擦值（例如，机动交通工具正执行高mu到低mu过渡），那么控制器利用交通工具动力系和/或制动系统执行第一交通工具控制动作，例如以在交通工具到达道路上的摩擦过渡点时将交通工具减速到期望交通工具速度。相反，如果第一道路摩擦值小于第二道路摩擦值（例如，机动交通工具正执行低mu到高mu过渡），那么交通工具控制器自动利用交通工具动力系和/或制动系统执行与第一交通工具控制动作不同的第二交通工具控制动作，例如以增加交通工具速度。

对于所公开的交通工具、控制系统和方法中的任一者，执行交通工具控制动作可包括：确定道路表面条件从第一道路摩擦值变化到第二道路摩擦值的过渡点处的期望交通工具速度；确定用于机动交通工具在过渡点处达到期望交通工具速度的期望制动距离；以及将带有期望加速度的命令信号传输给交通工具动力系和/或制动系统以在过渡点处在期望制动距离内达到期望交通工具速度。任选地，期望加速度可以通过最小化速度和距离误差的成本函数来计算，其中成本函数是基于期望的交通工具速度和期望的车间距距离。

对于所公开的交通工具、控制系统和方法中的任一者，交通工具控制器可确定机动交通工具何时朝着过渡点已经到达期望制动距离。在这种情况下，执行交通工具控制动作可还响应于肯定地确定机动交通工具已经到达期望制动距离。作为另一选项，交通工具控制器可确定期望加速度是否是大于最大可接受减速度值的负加速度（即，减速度）。如果是，那么控制器可自动地通过将报警提示发送给机动交通工具的驾驶员而做出响应，例如通过电子仪器组或远程信息处理显示单元，以指示减速度值高得不可接受，以及任选地，驾驶员应该采取合适的动作。

对于所公开的交通工具、控制系统和方法中的任一者，交通工具控制器——在执行第一交通工具控制动作之后以及在交通工具到达过渡点的同时——可启动对照预览低道路摩擦值标定的第一ADAS控制协议。同样地，在执行第二交通工具控制动作之后且在交通工具到达过渡点的同时，交通工具控制器可启动对照预览高道路摩擦值标定的第二ADAS控制协议，其不同于第一ADAS控制协议。在这方面，交通工具控制器可确定用于启动第一/第二ADAS控制协议的相应切换时间；这个切换时间可以与交通工具到达过渡点的实际时间相同或不同。每个ADAS控制协议可包括相应的交通工具速度操作范围、相应的最大交通工具加速度、相应的最大交通工具减速度、和其它针对具体条件的交通工具操作参数。如果没有探测到摩擦过渡，即表面摩擦区别是零或小于标定的最小差，那么交通工具控制器可启动或在其它情况下维持对照当前道路摩擦值标定的第一ADAS控制协议。

对于所公开的交通工具、控制系统和方法中的任一者，期望交通工具速度可被计算（例如，在前面没有目标交通工具的场景中）为操作者设定的交通工具速度、法律规定的速度极限加上速度公差、以及针对即将来临的道路片段的预览（第二）道路摩擦值的标定最大速度中的最小者。作为另一选项，交通工具控制器可：响应于第一道路摩擦值大于第二道路摩擦值，确定第二道路摩擦值是否低于预先确定的最小道路表面摩擦系数；并且，如果是，那么给交通工具驾驶员发送报警提示以指示非常低的表面摩擦条件。执行交通工具控制动作可包括：确定机动交通工具的当前地点和该机动交通工具前方的目标交通工具之间的当前车间距范围；确定机动交通工具到达过渡点所需的过渡时间；确定在到达过渡点时在目标交通工具和机动交通工具之间的过渡车间距范围；以及基于当前车间距范围、过渡时间、和过渡车间距范围确定在过渡点处的期望交通工具速度。

以上的发明内容不是要代表本公开的每个实施例或每个方面。相反，前面的发明内容仅仅提供了对本文公开的新颖的概念和特征中的一些的举例说明。上面的特征和优点，以及本公开的其它特征和伴随的优点，可从下面的对图示示例和用于执行本公开的代表性模式的具体描述同时参照附图和随附的权利要求可更容易被理解。而且，本公开明确地包括上面和下面给出的元件和特征的任一和全部的组合和子组合。

本申请提出了如下方案：

1. 一种控制穿过第一和第二道路片段的机动交通工具的自动驾驶操作的方法，该方法包括：

通过所述机动交通工具的交通工具控制器从感测设备接收传感器信号，该传感器信号指示所述第一和第二道路片段的道路表面条件；

通过所述交通工具控制器基于所接收的传感器信号分别确定所述第一和第二道路片段的第一和第二道路摩擦值；

确定第一道路摩擦值是否不同于第二道路摩擦值；

响应于所述第一道路摩擦值不同于所述第二道路摩擦值，确定所述第一道路摩擦值是大于还是小于所述第二道路摩擦值；

响应于所述第一道路摩擦值大于所述第二道路摩擦值，通过所述交通工具控制器利用所述机动交通工具的动力系和/或制动系统执行第一交通工具控制动作；以及

响应于所述第一道路摩擦值小于所述第二道路摩擦值，通过所述交通工具控制器利用所述机动交通工具的所述动力系和/或制动系统执行第二交通工具控制动作。

2. 根据1的方法，其中执行所述第一交通工具控制动作包括：

确定在所述道路表面条件从所述第一道路摩擦值变化到所述第二道路摩擦值的过渡点处的期望交通工具速度；

确定期望制动距离以使所述机动交通工具在到达所述过渡点时达到所述期望交通工具速度；以及

将带有期望加速度的命令信号发送给交通工具动力系和/或交通工具制动系统以在到达所述过渡点时在所述期望制动距离内达到所述期望交通工具速度。

3. 根据2的方法，还包括通过最小化速度和距离误差的成本函数J来计算所述期望加速度，

其中u是期望加速度；是期望加速度u的转换格式；/>是速度和距离误差状态函数；x是矢量；R和Q被定义为加权矩阵。

4. 根据3的方法，其中所述速度和距离误差状态函数被定义为如下函数：

其中x1是距离误差状态；x2是速度误差状态；v _d是期望速度；v是当前交通工具速度；d是到机动交通工具前方的目标交通工具的当前车间距距离；并且d _d是到目标交通工具的期望车间距距离。

5. 根据2的方法，还包括确定所述机动交通工具是否已经到达了所述期望制动距离，其中执行所述第一交通工具控制动作还响应于所述机动交通工具到达所述期望制动距离。

6. 根据2的方法，还包括：

确定所述期望加速度是否是大于最大可接受减速度值的减速度值；以及

响应于所述减速度值大于所述最大可接受减速度值，将指示所述减速度值高得不可接受的报警提示发送给所述机动交通工具的驾驶员。

7. 根据1的方法，还包括：

在执行所述第一交通工具控制动作之后并且大约在所述交通工具到达所述过渡点时通过所述交通工具控制器开启针对所述第二道路摩擦值标定的第一先进驾驶员辅助系统（ADAS）控制协议；以及

在执行所述第二交通工具控制动作之后并且大约在所述交通工具到达所述过渡点时通过所述交通工具控制器开启针对所述第二道路摩擦值标定的第二先进驾驶员辅助系统（ADAS）控制协议，该第二先进驾驶员辅助系统控制协议不同于所述第一先进驾驶员辅助系统控制协议。

8. 根据7的方法，还包括：

确定开启所述第一ADAS控制协议的第一切换时间；以及

确定开启所述第二ADAS控制协议的第二切换时间。

9. 根据7的方法，其中所述第一和第二ADAS控制协议每一个都包括：相应的交通工具速度操作范围；相应的最大交通工具加速度；和相应的最大交通工具减速度。

10. 根据1的方法，其中执行所述第一和第二交通工具控制动作每一个都包括确定在所述道路表面条件从所述第一道路摩擦值变化到所述第二道路摩擦值的过渡点处的相应的期望交通工具速度，其中所述期望交通工具速度被计算为：

其中是期望交通工具速度；/>是操作者设置的交通工具速度；/>是所述第二道路片段的法定速度极限；/>是速度公差；以及/>是在所述第二道路片段的道路表面条件上的标定最大速度。

11. 根据1的方法，还包括：

响应于所述第一道路摩擦值大于所述第二道路摩擦值通过所述交通工具控制器确定所述第二道路摩擦值是否低于预定最小道路表面摩擦系数；以及

响应于所述第二道路摩擦值低于所述预定最小道路表面摩擦系数通过所述交通工具控制器向所述机动交通工具的驾驶员发送指示非常低表面摩擦条件的报警提示。

12. 根据1的方法，其中执行所述第一和第二交通工具控制动作每一个都包括：

确定所述机动交通工具的当前位置和所述机动交通工具前方的目标交通工具之间的当前车间距范围；

确定用于所述机动交通工具到达所述过渡点的过渡时间；

确定在到达所述过渡点时所述机动交通工具和所述目标交通工具之间的过渡车间距范围；以及

基于所述当前车间距范围、所述过渡时间、和所述过渡车间距范围确定在所述过渡点处的期望交通工具速度。

13. 根据1的方法，还包括响应于所述表面摩擦差别为零或小于标定的最小差，通过所述交通工具控制器执行针对第一道路摩擦值标定的第一ADAS控制协议。

14. 一种机动交通工具，包括：

交通工具本体；

安装到所述交通工具本体的交通工具动力系；

安装到所述交通工具本体的交通工具制动系统；

安装到所述交通工具本体的车载感测设备网络；以及

交通工具控制器，其安装到所述交通工具本体并且被操作地连接到所述交通工具动力系、所述交通工具制动系统、和所述车载感测设备网络，所述交通工具控制器被编程为：

从所述感测设备中的一个或多个接收传感器信号，所述传感器信号指示所述机动交通工具正驾驶穿过的邻接的第一和第二道路片段的道路表面条件；

基于所接收的传感器信号，确定所述第一道路片段的第一道路摩擦值和所述第二道路片段的第二道路摩擦值；

确定所述第一和第二道路摩擦值彼此是否不同；

如果所述第一和第二道路摩擦值不同，则确定所述第一道路摩擦值是大于还是小于所述第二道路摩擦值；

响应于所述第一道路摩擦值大于所述第二道路摩擦值，利用所述机动交通工具的所述交通工具动力系和/或所述交通工具制动系统执行第一交通工具控制动作；以及

响应于所述第一道路摩擦值小于所述第二道路摩擦值，利用所述机动交通工具的所述交通工具动力系和/或所述交通工具制动系统执行第二交通工具控制动作。

15. 根据14的机动交通工具，其中执行所述第一交通工具控制动作包括：

将带有期望加速度的命令信号发送给交通工具动力系和/或交通工具制动系统以在到达所述过渡点时在所述期望制动距离内满足所述期望交通工具速度。

16. 根据15的机动交通工具，其中所述交通工具控制器还被编程为通过最小化速度和距离误差的成本函数J来计算所述期望加速度，

其中u是期望加速度；是所述过渡点处的期望加速度值；/>是速度和距离误差状态函数；x是当前交通工具位置；R和Q被定义为加权矩阵。

17. 根据15的机动交通工具，其中所述交通工具控制器还被编程为：

18. 根据14的机动交通工具，其中所述交通工具控制器还被编程为：

在执行所述第一交通工具控制动作之后并且在所述交通工具到达所述过渡点之后，开启针对所述第二道路摩擦值标定的第一先进驾驶员辅助系统（ADAS）控制协议；以及

在执行所述第二交通工具控制动作之后并且在所述交通工具到达所述过渡点之后，开启针对所述第二道路摩擦值标定的第二先进驾驶员辅助系统（ADAS）控制协议，该第二先进驾驶员辅助系统控制协议不同于所述第一先进驾驶员辅助系统控制协议。

19. 根据18的机动交通工具，其中所述交通工具控制器还被编程为：

确定开启所述第一ADAS控制协议的第一切换时间；以及

确定开启所述第二ADAS控制协议的第二切换时间。

20. 根据18的机动交通工具，其中所述第一和第二ADAS控制协议每一个都包括：相应的交通工具速度操作范围；相应的最大交通工具加速度；和相应的最大交通工具减速度。

附图说明

图1是代表性机动交通工具的示意图，该交通工具带有交通工具内的控制器、感测设备和通信设备的网络以执行根据本公开的各方面的自动和/或自主驾驶操作。

图2是图示了根据本公开各方面的机动交通工具的代表性FSRACC系统架构的示意图。

图3是图示带有对于过渡表面摩擦条件的自适应性的代表性增强FSRACC车间距报警和控制协议的流程图，该协议可对应于根据所公开的概念的各方面的由存储器存储的指令，该指令由车载或远程控制逻辑电路、可编程电子控制单元或其它基于计算机的设备或设备网络执行。

本公开可具有各种不同的改进和替换形式，并且一些代表性实施例作为示例在附图中被示出并且将在本文中被具体描述。然而，应该理解本公开的创新方面不限于上述列出的附图中所示的特定形式。相反，本公开是要覆盖落入本公开的范围内的全部改进、等同方式、组合、子组合、排列、分组和替换，所述范围由随附权利要求覆盖。

具体实施方式

本公开可以以许多不同的形式实施。本公开的代表性实施例在附图中示出并且将在本文中被详细描述，应理解提供这些实施例是作为对所公开的原理的举例说明，而不是对本公开的宽泛的各方面的限制。在这一程度上，例如在摘要、背景技术、发明内容和具体实施方式部分中描述的而在权利要求中没有被明确公开的元件和限定不应该被通过暗示、推断或其他方式单独地或组合地纳入到权利要求中。

为了本发明的具体描述的目的，除非被具体否认，否则：单数形式包括复数形式且反之亦然；词语“和”以及“或”应该既是连结性的也是分隔性的；词语“任一”和“全部”应该都表示“任一和全部”；并且词语“包含”、“含有”、“包括”、“具有”等应该每一个都表示“不受限制地包含”。而且，表示近似的词语，例如“约”、“几乎”、“基本上”、“近似”、“大致”等可在本文中用于表示例如“在、接近、或接近于”、或“在……的0-5%内”、或“在可接受的制造公差内”，或它们的任何复合逻辑的组合。最后，方向性形容词和副词，比如前面的、后面的、内侧的、外侧的、右舷、左舷、竖直、水平、向上、向下、前、后、左、右等可以是参照机动交通工具，例如在机动交通工具在正常驾驶表面上运行中定向时该交通工具的向前驾驶方向。

现在参照附图，其中在所有这几幅图中同样的附图标记指示同样的特征，在图1中示出了代表性汽车，其整体由10指示并且在这里被描绘为轿车风格的乘用车仅是为了讨论目的。汽车10的车身12上装有车载电子设备网络，例如分布于不同的车舱，这些电子设备是用于执行一个或多个辅助的或自动驾驶操作。所示出的汽车10——本文中也被简称为“机动交通工具”或“交通工具”——仅仅是可实施本公开的各方面和特征的示例性应用。同样地，下面讨论的本发明的关于具体FSRACC架构和功能的概念的实施方式也应该被理解为是本文公开的新颖特征的示例性应用。因此，应该理解本公开的各方面和特征可被应用到其它ADAS系统，用于其它自主驾驶操作，和实施于任一逻辑上相关的类型的机动交通工具。而且，仅仅FSRACC系统和交通工具的所选部件被示出并且在本文中被进一步描述。然而，本文讨论的交通工具和系统架构可包括数个额外的或替换的特征，以及其它可获得的周围部件，例如，用于执行本公开的各种方法和功能。最后，本文给出的附图不一定是按比例绘制的并且仅仅用于说明目的。因此，附图中示出的具体尺寸和相对尺寸不被理解为是限定性的。

图1中的代表性交通工具10原始装备有交通工具远程通信和信息（“远程信息处理”）单元14，该单元与位于远处的或“非车载”的云端计算系统24无线通信（例如，通过手机信号塔、基站、移动交换中心（MSC）等）。图1中总体示出的其它交通工具硬件部件16中的一些包括，作为非限定性示例，电子视频显示设备18、麦克风28、一个或多个声音扬声器30、和各式各样的输入控制器32（例如，按钮、旋钮、开关、触摸板、键盘、触摸屏等）。总体上，这些硬件部件16部分地起到人/机界面（HMI）的作用以使用户能够与远程信息处理单元14和交通工具10内的其它系统和系统部件通信。麦克风28给交通工具占用者提供了输入口头或其它听觉命令的装置；交通工具10可装备有利用人/机（HMI）技术的嵌入式语音处理单元。相反，扬声器30提供了向交通工具占用者的可听输出并且可以是独立的专用于远程信息处理单元14的扬声器或者可以是声音系统22的一部分。声音系统22被操作连接到网络连接接口34和声音总线20以接收模拟信息，从而通过一个或多个扬声器部件将它变为声音。

通信地联接到远程信息处理单元14的是网络连接接口34，其适合的示例包括双绞线/光纤以太网交换机、内部/外部并行/串行通信总线、局域网（LAN）接口、控制器局域网（CAN）、面向媒体的系统传输（MOST）、本地互连网络（LIN）接口等。其它合适的通信接口可包括那些符合ISO、SAE和IEEE标准和说明的接口。网络连接接口34使得交通工具硬件16能够彼此发送和接收信号以及与位于车身12内或“当地的”以及位于车身12外或“远程的”各种系统和子系统发送和接收信号。这允许交通工具10执行各种交通工具功能，例如控制交通工具转向、控制交通工具的变速器的操作、控制发动机节气门、接合/断开制动系统、和其它自动驾驶功能。例如，远程信息处理单元14从/向电子控制单元（ECU）52、发动机控制模块（ECM）54、动力系控制模块（PCM）56、传感器接口模块58、制动系统控制模块（BSCM）60、和各种各样的其它交通工具ECU（例如，变速器控制模块（TCM）、气候控制模块（CCM）等）接收和/或发送数据。

继续参照图1，远程信息处理单元14是车载计算设备，其自己单独地以及通过其与其它联网设备的通信提供多种服务。这个远程信息处理单元14大体由一个或多个处理器40组成，每个处理器可以被实施为离散的微处理器、专用集成电路（ASIC）、或专用控制模块。交通工具10可通过中央处理单元（CPU）36提供中心式交通工具控制，该CPU操作地联接到一个或多个电子存储设备38和实时时钟（RTC）42，每个电子存储设备可以采取的形式是CD-ROM、磁盘、IC设备、半导体存储器（例如，各种类型的RAM或ROM）等。与远程的、非车载联网设备的长距离交通工具通信能力可通过下述中的一个或多个或全部来提供：蜂窝芯片组/部件、导航和定位芯片组/部件（例如全球定位系统（GPS）收发器）、或无线调制解调器，所有这些整体用44表示。近距离无线连接性能可通过短距离无线通信设备46（例如BLUETOOTH®单元或近场通信（NFC）收发器）、专用短距离通信（DSRC）部件48、和/或双天线50提供。应该理解交通工具10可被实施为不带有上面列出的部件中的一个或多个，或者视特定目的用途的需要而可包括额外的部件和功能。上面描述的各种通信设备可被构造成交换作为V2V通信系统或交通工具与万物（V2X）通信系统中的周期广播的一部分的数据，V2X通信系统例如是交通工具与基础设施（V2I）、交通工具与行人（V2P）、和/或交通工具与设备（V2D）。

CPU36从一个或多个感测设备接收传感器数据，所述感测设备例如使用光探测、雷达、激光、超声、光学、红外或其它用于执行自动驾驶操作的合适技术，包括短距离通信技术，比如DSRC或超宽带（UWB）。根据图示的示例，汽车10可装备有一个或多个数字摄像机62、一个或多个距离传感器64、一个或多个车速传感器66、一个或多个车辆动力学特性传感器68、和任何必要的滤波、分类、融合和分析硬件和软件以处理原始传感器数据。数字摄像机62可使用电荷耦合器件（CCD）传感器或其它合适的光学传感器来生成指示交通工具10的视场的图像，并且可被构造成用于连续的图像生成，例如每秒生成至少约35张图像。通过比较，距离传感器64可发射并探测反射的无线电波、电磁波或光基波（比如，雷达、EM感应、光探测和测距（LIDAR）等）以探测例如物体的存在、几何尺寸和/或接近度。车速传感器66可采取各种形式，包括测量车轮速度的轮速传感器，车轮速度然后被用于确定实时车速。另外，车辆动力学特性传感器68可具有单轴或三轴加速度计、角速度传感器、倾角仪等的性质，以探测纵向和侧向的加速度，偏航、翻滚和/或俯仰速度，或其它动力学相关参数。使用来自感测设备62、64、66、68的数据，CPU36确认前方道路表面条件，确定这个道路表面条件的特征，识别在交通工具10的可探测距离内的物体，确定目标物体的属性，比如尺寸、相对位置、接近角、相对速度等，并基于这些已执行的操作执行自动控制操纵。

这些传感器遍布在机动交通工具10上的相对于观察交通工具的前方和后方或左舷侧和右舷侧在操作方面不被阻挡的位置。每个传感器生成电信号，该电信号指示目标物体的特性或状态，通常是带有对应标准偏离的估计。虽然这些传感器的操作特性通常是互补的，但是一些传感器在估计某些参数方面比其它的更可靠。大多数传感器具有不同的操作范围和覆盖区域，并且能够探测它们操作范围内的不同参数。例如，基于雷达的传感器可估计物体的距离、距离变化率和方位角位置，但是可能在估计被探测物体的大小方面不是鲁棒的。另一方面，带有光学处理的摄像机可能在估计物体的形状和方位角位置方面是更加鲁棒的，但是可能在估计物体的距离和距离变化率方面不那么高效。扫描型基于LIDAR的传感器可高效地且准确地执行对距离和方位角位置的估计，但是可能不能准确地估计距离变化率，因此可能在新物体的捕获/识别方面不是准确的。超声波传感器，相比而言能够估计距离，但是通常不能准确地估计距离变化率和方位角位置。另外，许多传感器技术的性能可受不同环境条件的影响。因此，传感器通常给出参数差异，这些参数差异的有效交叠提供了进行传感融合的机会。

下面转到附图2，示出了代表性的FSRACC系统100架构，该架构通过使用与主交通工具和前方交通工具的预测路径相关的信息、主交通工具和前方交通工具之间的车间距距离以及驾驶员的命令来维持并调整设定交通工具速度以适应前方“目标”交通工具的接近。在图示的FSRACC系统100架构中，道路条件探测模块（RCDM）102收集并与主自动系统控制模块（ASCM）104交换信息，该主自动系统控制模块进而与自适应巡航控制模块（ACCM）106通信以执行机动交通工具110的自动驾驶操作。ACCM接收各种输入，例如来自一个或多个环境传感器108的传感器数据，来自一个或多个交通工具内的驾驶员输入设备112的驾驶员输入，以及本文中描述的其它传感器输入、控制信号、和相关数据中的任一个。所接收的驾驶员输入的本质可以是驾驶员指定的交通工具速度，以及任选地，驾驶员指定的车间距距离。对于自主交通工具应用来说，前述的驾驶员输入可以被控制器指定的交通工具速度和/或交通工具指定的车间距距离替换或补充。尽管看起来不同，但是图2的交通工具110可以采取上面参照图1的交通工具10描述的选项和替换方式中的任一个，并且反之亦然。

FSRACC系统100架构或图2被设计成用基于道路条件预览信息的对各种类型的道路表面条件（例如干、湿、雪、冰等）——包括具有挑战性的过渡道路条件场景——的自适应性增强并且扩展CAS、ACC和FSRACC。RCDM102例如可操作以收集全部必要数据来生成对执行任何所公开的交通工具驾驶操作来说必须的道路条件预览信息。这种道路条件预览信息可由基于视觉的、成像类型的传感器网络生成，该网络识别从道路的表面远离主和/或目标交通工具车轮地分布的冰、雪、和/或降水，如在例如美国专利9,971,945 B2和9,972,206 B2中所讨论的那样，这两个专利同由Qingrong Zhao等人拥有。道路条件预览信息也可使用车载感测设备的分布式网络生成，该网络监测前方道路片段并且利用递归自适应学习和验证来得到表面条件，如在例如美国专利9,139,204 B2中讨论的那样，该专利同由QingrongZhao等人拥有。讨论评估紧邻移动的交通工具及其前方的道路表面条件的其它共有的公开包括美国专利申请15/677,649，2017年8月15日提交（使用单卷积神经网络的道路表面条件分类）；15/681,008，2017年8月18日提交（使用胎面印记的光学成像探测道路表面条件）；15/845,381，2017年12月18日提交（通过全景图像分析的道路表面条件探测）；以及16/120,616，2018年9月4日提交（通过包含环境照明的道路条件探测）。这段中提到的全部专利和专利申请都通过参考以其各自的整体并入本文并用于所有目的。

在与巡航控制相关的驾驶操作期间，FSRACC系统100可面临若干问题，包括控制自适应性以适应mu减小的或低mu的表面摩擦条件，以及高到低和低到高的表面摩擦过渡。对于高到低道路摩擦过渡，FSRACC系统100可得到在表面摩擦过渡点处的期望交通工具速度以帮助确保无害的速度过渡同时维持期望的车间距间隙距离，如果有的话。在过渡点处实现这个期望的交通工具速度可必然要求得到减速开始时间，在该减速开始时间交通工具制动系统被激活以确保舒适的但安全的减速速率。FSRACC系统100也可确定启动低muCAS/ACC控制协议的激活时间以用于在摩擦减小的道路表面上的交通工具操作。对于非常低的表面摩擦条件，FSRACC系统100可发出对应的驾驶员报警，并且任选地，断开ACC操作。对于低到高道路摩擦过渡，FSRACC系统100可确定何时要从低muCAS/ACC控制协议切换到默认的或高muCAS/ACC控制协议，例如在达到表面摩擦过渡点之后。

继续参照图2，ACC/FSRACC的目标通常可通过最小化速度/距离误差的成本函数以获得期望加速度命令而在控制中实现。一旦期望速度值和期望车间距距离值被确定，例如，本地的或远程的交通工具控制器，比如图1中的CPU36或图2中的ACCM106，可通过最小化速度和距离误差的线性二次最优成本函数J来计算期望加速度值以实现期望速度（例如，到过渡点时将当前交通工具速度减小到期望低mu交通工具速度范围内所需的减速度），J是：

其中u是被表示为标量值的期望加速度；u ^T是u的转换格式；x是向量量；x ^T是速度和距离误差状态函数（例如，x的转换格式）；R和Q是定义的加权矩阵。在上面的成本函数中，速度和距离误差状态函数x ^T可被计算为如下函数：

其中x1是距离误差状态；x2是速度误差状态；v _d是期望速度；v是当前交通工具速度；d是到机动交通工具前方的目标交通工具的当前车间距距离；并且d _d是当机动交通工具时到目标交通工具的期望车间距距离。加权矩阵R和Q可包括加权值以帮助修正或以其它方式补偿不相等的数据冗余。参数Q和R可被设置为设计参数以惩罚状态变量和控制信号。在每个矩阵（例如，和R=r）中的加权因子可被调整为实现自然驾驶。控制输入u可被设计为最小化成本函数J以实现最小速度误差和跟随距离误差。应该想到，其它数学优化技术可被用于执行所公开的概念；控制输入u可采取不同的方程格式，这例如取决于哪个具体方法被用于最小化成本函数。

RCDM102生成传感器信号数据，该数据指示主交通工具110当前正导航并预测要横向穿过的邻近道路片段的道路表面条件。这个数据在图2中通过当前（第一）道路表面片段的目前（第一）摩擦系数和即将到来的（第二）道路表面片段的预览（第二）摩擦系数/>表示，这个数据被传输到ASCM104以进行集合、过滤、分析和存储。摩擦条件评估协议101根据目前和预览摩擦值/>和/>确定各种道路摩擦场景中的哪一个估计要发生，从而FSRACC系统100能够推荐ACCM106采取对应的控制动作。这些道路摩擦场景可包括，作为一些非限定性示例：高到低（高风险）表面摩擦场景；高到减小（中等风险）表面摩擦场景；减小到低（低风险）表面摩擦场景；低到减小表面摩擦场景；减小到高表面摩擦场景；低到高（低风险）表面摩擦场景；和无摩擦变化摩擦场景。

在完成道路摩擦场景估计时，ASCM104执行摩擦改变预览协议103以确定是否预览到摩擦改变。通过非限定性示例，由RCDM102提供的道路条件预览信息可由ASCM104分析以将每个道路表面片段表征为多个标准化离散状态中的其中一个，例如干状态、湿状态、水浸状态、冰状态、覆冰状态、雪状态、覆雪状态等。每个离散状态可被分配预定摩擦系数值，该摩擦系数值可被表示为相应的名义mu值。来自道路条件探测模块102的预览摩擦/>可能是离散的，而如果由其他方法提供，当前摩擦/>可能是连续的；/>和/>之间的比较误差可被截断以给出离散状态。如果预览到没有摩擦改变，可维持当前的CAS/ACC控制协议105；这个确定通过ACCM106被通信给交通工具110。相反，如果预览到具有足够大小的摩擦改变，那么可调出并执行摩擦过渡报警和控制协议107，下面结合图3讨论其一个示例。

现在参照图3的流程图，大体描述了由200指示的根据本公开的各方面的用于控制机动交通工具的控制器自动化驾驶操作的改善方法或控制策略，比如图1中的交通工具10的ADAS操纵或者图2的交通工具110的FSRACC操纵。图3中图示的以及下面进一步描述的操作中的一些或全部可代表对应于处理器可执行的指示的算法，这些指令可被存储在例如主或辅助或远程存储器中并且例如由当地或远程控制器、处理单元、控制逻辑电路、或其他模块、设备和/或设备网络执行，以执行上面或下面描述的与所公开的概念有关的功能中的任一个或全部。应该认识到，可以改变图示的操作块的执行顺序，可以添加额外的块，以及可以改进、组合或消除所述描述的块中的一些。

方法200开始于端块，该端块具有处理器可执行的指令以让可编程控制器或控制模块或类似地合适的处理器调用初始化程序，从而让基于mu的自适应协议控制自动驾驶系统的操作，该自动驾驶系统在ADAS操纵期间控制交通工具的车间距。在正在进行的交通工具操作期间，这个例程可被实时地、连续地、系统地、偶发地、和/或定期地执行，例如每100毫秒等。作为另一选项，端块201可响应于来自用户的命令提示或来自于后端或负有收集、分析、分类、存储和分配交通工具数据的中间件计算节点的广播提示信号进行初始化。作为块201的初始化程序的一部分，当地交通工具远程信息处理单元14可执行导航处理代码片段，例如以获得地理空间数据、交通工具动力学状态数据、时间标记和相关的时间数据等，并任选地显示这个数据的所选方面给交通工具10的占用者。

继续对方法200的讨论，存储器存储的指令在决定块203处被执行，例如通过FSRACC系统100，以确定是否预览到摩擦改变，如上面在对图2的讨论中描述的。如果返回的是负面确定（块203=否），那么在过程块205处可维持目前起作用的CAS/ACC控制协议或者可激活针对目前道路表面摩擦标定的CAS/ACC控制协议。此时，方法200可前进到端块207并终止，或者可循环回到端块201并进入连续循环。在确定预期要发生表面摩擦改变时（块203=是），那么方法200前进到过程块209并且初始化ECU硬件内部时钟（设置时间T=0）和地理位置跟踪服务（设置真实交通工具位置S（T=0）=0）。这个初始化程序可通过变量设置在软件代码内发生以跟踪何时要开始/结束某些循环计算。

一旦ADAS系统确认预期到道路摩擦改变并且作为响应初始化任何潜在的缓冲和后端过程，方法200前进到决定块211以确定当前道路片段的目前道路摩擦值是大于还是小于即将到来的道路片段的预览道路摩擦值。如果确定目前道路摩擦值小于预览道路摩擦值，即，预见低到高表面mu过渡（块211=否），那么方法200前进到过程块213以确定开启针对预览高道路摩擦值标定的（第一）ADAS控制协议的合适的（第一）ADAS切换时间。在得到合适的切换时间后，方法200移动到过程块215以确定自ECU硬件的内部时钟在过程块209被初始化起机动交通工具的行驶距离（新交通工具位置S（T）=S（T-1）+T））。移动到决定块217，合适的交通工具控制器或专用的控制模块估计主交通工具是否已经到达了切换点（例如，是否已经经过切换时间或者主交通工具是否已经到达了过渡点）。如果不是（块217=否），那么在过程块219处返回并增加时间值（T++），并且方法返回到决定块211。相反，如果交通工具已经到达了时间上和/或空间上的切换点（块217=是），那么交通工具控制器作为响应在过程块221处开启高muADAS控制协议；方法此后前进到端块207并终止或重设。

向回参照图3的决定块211，在确定交通工具正驾驶穿过的道路片段的目前道路摩擦值大于即将到来的道路片段的预览道路摩擦值时，即预见高到低表面mu过渡（块211=是），方法200在预定义过程块223处提供存储器存储的处理器可执行指令以使ADAS系统（例如，通过图2的FSRACC系统100）：（1）确定在mu过渡点处的期望交通工具速度；（2）确定到该mu过渡点时达到该期望交通工具速度所需的期望制动距离；（3）确定开启针对预览低道路摩擦值标定的（第二）ADAS控制协议的合适（第二）切换时间；以及（4）当因非常低的预览表面摩擦所要求的期望减速度大小大于允许的最大减速度大小时确定报警距离以让驾驶员采取动作（例如，制动）。下面将更具体地讨论前述控制操作中的每一个。

在完成上面列出的关于过程块223的各种预定义操作之后，方法200移动到过程块225以确定自ECU硬件的内部时钟在过程块209被初始化起机动交通工具的行驶距离（新交通工具位置S（T）=S（T-1）+T））。移动到决定块227，合适的交通工具控制器或专用的控制模块估计主交通工具是否已经到达期望制动距离。如果是这样（块227=是），那么方法200前进到过程块229并发出一个或多个对应命令信号给交通工具动力系和/或制动系统以实现期望的加速度/减速度并由此到过渡点时在期望制动距离内达到期望交通工具速度。响应于确定了主交通工具还没有到达制动距离（块227=否），方法200在决定块231确定主交通工具是否已经到达低mu不足制动距离阈值。如果是这样（块231=是），在输入/输出块233将低摩擦报警消息发送给驾驶员。这个消息可包括提示以让驾驶员根据道路表面摩擦中的预期下降立即采取动作。替换地，交通工具10、110可执行自动驾驶操纵以改善预期的摩擦下降。

在根据即将发生的低mu道路条件确定了主交通工具已经到达了不足制动距离阈值（块231=否）之前或同时，合适的交通工具控制器或专用的控制模块在块235估计主交通工具是否已经到达了切换点（例如，已经经过了切换时间或者主交通工具已经到达了过渡点）。如果不是（快235=否），那么在过程块219处返回并增加（T++）时间值，并且方法回到决定块211。然而，如果交通工具已经到达了时间上的和/或空间上的切换点（块235=是），那么交通工具控制器作为响应在过程块237处开启低muADAS控制协议；此后方法前进到端块207并终止或重置。

当预览到低道路表面摩擦时，主交通工具当前正横穿具有高表面摩擦和足够距离的道路片段，该主交通工具应该能够通过舒适水平的制动在到达过渡点时将交通工具速度减小到期望交通工具速度以确保在低表面上安全且舒适的驾驶。如果确定交通工具不得不以比在高/>表面上的最大允许减速度更大的减速度减速以在到达过渡点时达到期望交通工具速度，那么可产生报警消息以警告驾驶员采取动作；交通工具控制器可自动禁用ACC/FSRACC。一旦交通工具充分接近过渡点，及时切换到低/>ACC/FSRACC设置以用于顺滑过渡。

计算摩擦过渡点处的期望交通工具速度可采取许多方法。对于高到低表面摩擦过渡且主交通工具前方没有目标交通工具来说，主交通工具的当前交通工具速度V可被调节到位于过渡点处的降低的交通工具速度/>且/>不大于低/>表面上允许的最大速度，/>如下计算：

其中是期望交通工具速度；/>是操作者设置的交通工具速度；/>是即将来临的道路片段的法定速度极限；/>是交通工具标定速度公差（例如，+/-5mph）；以及是在即将来临的道路片段的道路表面条件上的交通工具标定最大速度。

对于高到低表面摩擦过渡且主交通工具前方探测到目标交通工具来说，交通工具控制器将：监测当前目标交通工具速度和当前主交通工具速度/>；计算是否目标交通工具速度/>小于主交通工具速度/>；并且确定在主交通工具和过渡点之间的过渡距离D，和在主交通工具和目标交通工具之间的范围距离R。根据这些确定，交通工具控制器可量化主交通工具到达过渡点的估计时间/>和在过渡点处的期望交通工具速度/>以确保主交通工具不与目标交通工具碰撞。下面的距碰撞时间的逆/>可被用于确定在给定场景中要使用哪个控制策略：

如果>0，那么交通工具控制器将开启针对探测到没有目标交通工具的场景标定的表面/>过渡控制策略。另一方面，如果确定/><0，那么确定过渡点处的探测到目标的期望交通工具速度。为了确保过渡点处的安全范围距离，在低/>表面上的两个交通工具之间的最小允许范围距离可被指定为：

其中，代表稳态跟随距离，而/>代表利用最大允许减速度的瞬时速度调节距离。当主交通工具到达过渡点时主交通工具和目标交通工具之间的实际距离可被设置为大于或等于最小允许距离/>：

其中：

可基于方程（1）和（2）得到方程（3），其中f是当前主交通工具速度、范围R、范围率/>、和过渡距离D的函数。在这个示例中，期望主交通工具速度可被确定为：/>

其中是小速度调整值。

对于可能存在制动距离不足以在到过渡点处实现期望交通工具速度的高到低道路表面摩擦过渡，可能有利的是交通工具控制器确定是否以及何时发出报警提示给交通工具占用者以采取修正动作，并任选地，是否以及何时使修复动作自动进行，比如临时地禁用ACC/FSRACC操作。一旦确定了过渡点处的期望主交通工具速度，交通工具控制器可确定达到该期望交通工具速度的制动距离以及用于让驾驶员采取动作以在到达过渡点时将速度减小到合适水平的报警距离。用于舒适制动的制动距离可计算如下：

其中是用于预览表面摩擦/>的标定舒适减速度量；/>是系统总时间延迟；/>是主交通工具速度；以及/>是标定安全距离。由于高到低摩擦过渡而让驾驶员手动制动的报警距离/>可计算为：

其中，是驾驶员延迟；/>是在当前道路摩擦/>处标定的最大减速度；/>是基于当前道路摩擦/>的交通工具标定最小距离；以及/>是系统延迟。

在至少一些应用中，最大加速度/减速度值可由与表面摩擦相关的最大纵向力获得。对于给定的交通工具操纵，这个最大纵向力可从存储器存储的、交通工具标定查询表中检索，该查询表从打滑率相对纵向轮胎力/>的交通工具测试图中得到的。交通工具纵向动力学状态可在数学上量化为：

其中在加速期间每个车轮处的纵向打滑比被计算如下：

，以及

其中，是当前空气密度；/>是当前阻力系数；A是正面迎风面积；/>是道路的坡度角；/>是加速度；/>和/>分别是交通工具纵向和侧向速度；r是交通工具偏航率；m是交通工具质量；w是车轮角速度；R是有效车轮半径；并且/>是前桥和后桥纵向力的和，/>和/>分别是前桥和后桥纵向力。

用于高到低摩擦过渡的基于道路表面摩擦的过渡报警和控制可还包括确定用于何时激活针对预览道路摩擦标定的合适ACC/FSRACC控制协议的合适时间框架。对于这个过渡，用于激活基于预览摩擦的ACC/FSRACC设置的切换时间可包括缓冲时间值以补偿系统延迟并且确保及时第切换到基于低摩擦的控制策略。邻接过渡点的过渡区的切换点和大小可被计算为：

其中，是过渡区的大小；/>是高到低容忍长度；以及/>是系统延迟补偿值。如果到过渡点D的交通工具距离等于过渡区的/>，那么交通工具控制器将不得不切换到基于预览的低摩擦的ACC/FSACC设置。相反，对于低到高道路表面摩擦过渡，基于预览的高摩擦的ACC/FSACC设置可被延迟安排，以帮助确保主交通工具已经完全离开低摩擦道路片段。在这个示例中：

其中是交通工具长度；而/>是低到高容忍长度。如果主交通工具行驶经过过渡点，那么交通工具控制器自动地切换到基于高摩擦的控制策略。应该理解，上面方程和公式中的许多，比如提出的用于计算/>、/>、/>、/>等的方程，被提出是作为实施所公开的概念的个方面的示例性方式。因此，这些特征可利用其它合适的方法来确定，只要该方法符合这里的用于过渡表面条件的控制思想。

如上所指出的，所公开的概念的各方面覆盖将纵向距离控制的操作，比如CAS/ACC/FSRACC，增强并扩展到过渡道路条件场景的系统、方法、和交通工具控制算法。所公开的概念的各方面也覆盖在有或没有探测到前方障碍物，比如目标交通工具、行人、动物等时确定在道路表面过渡点处的期望主交通工具速度的方法。所公开的概念的其它方面覆盖确定合适制动距离从而以期望交通工具速度到达过渡点的方法。所公开的概念的另外方面覆盖确定是否以及何时要发出关于即将来临的低道路摩擦场景的驾驶员报警的方法，以及基于过渡之后的新道路摩擦确定何时要切换到ACC/FSACC设置的方法。

本公开的各方面可在一些实施例中通过计算机可执行的指令程序被实施，比如程序模块，通常被称为由本文描述的控制器或控制器变型中的任一个执行的软件应用或应用程序。软件可包括，在非限定性示例中，执行特定任务或实施特定数据类型的例程、程序、对象、部件、和数据结构。软件可形成接口以允许计算机根据输入源而反应。软件可还与其它代码片段协作以响应于结合所接收到的数据的来源接收到的数据而开启各种任务。软件可被存储在各种存储介质的任一种上，比如CD-ROM、磁盘、磁泡存储器、和半导体存储器（例如，各种类型的RAM或ROM）。

而且，本公开的各方面可用各种计算机系统和计算机网络构造来实施，包括多处理器系统、基于微处理器的或消费者可编程的电子元件、微型计算机、大型计算机等。而且，本公开的各方面可在分布式计算环境中被实施，在该环境中由当地的和远程的处理设备执行任务，这些设备通过通信网络连接。在分布式计算环境中，程序模块可被定位在当地和远程计算机存储介质中，这些介质包括存储器存储设备。本公开的各方面可因此可结合各种硬件、软件或它们的组合被实施在计算机系统或其他处理系统中。

本文公开的方法中的任一个可包括机器可读指令以由下列执行：（a）处理器、（b）控制器、和/或（c）任何另外的合适处理设备。本文公开的任何算法、软件、控制逻辑、协议或方法可被实施为存储在有形介质上的软件，该介质例如是闪速存储器、CD-ROM、软盘、硬盘、数字通用光盘（DVD）、或其他存储设备。整个算法、控制逻辑、协议或方法、和/或它们的一部分可替换地由控制器以外的设备执行和/或以可获得的方式被实施在固件或专用硬件中（例如，由专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑设备（PLD）、现场可编程逻辑设备（FPLD）、离散逻辑等实施）。而且，尽管参照本文描述的流程图描述了具体算法，但是另外可使用许多其他方法以实施示例机器客户指令。

已经参照图示的实施例详细地描述了本公开的各方面；然而，本领域技术人员应认识到，在不脱离本公开的范围的情况下可对这些实施例进行许多改进。本公开不限于本文公开的精确构造和组成；从前述描述中容易想到的任何和全部改进、改变和变型都落入由后附权利要求限定的本公开的范围内。而且，目前的概念明确地包括前述元件和特征的任何和全部组合和子组合。

Claims

1.一种控制穿过第一和第二道路片段的机动交通工具的自动驾驶操作的方法，该方法包括：

确定第一道路摩擦值是否不同于第二道路摩擦值；

响应于所述第一道路摩擦值大于所述第二道路摩擦值，通过所述交通工具控制器利用所述机动交通工具的动力系和/或制动系统执行第一交通工具控制动作；

响应于所述第一道路摩擦值小于所述第二道路摩擦值，通过所述交通工具控制器利用所述机动交通工具的所述动力系和/或制动系统执行第二交通工具控制动作；

在执行所述第一交通工具控制动作之后并且在所述交通工具到达过渡点时通过所述交通工具控制器开启针对所述第二道路摩擦值标定的第一先进驾驶员辅助系统控制协议；以及

在执行所述第二交通工具控制动作之后并且在所述交通工具到达所述过渡点时通过所述交通工具控制器开启针对所述第二道路摩擦值标定的第二先进驾驶员辅助系统控制协议，该第二先进驾驶员辅助系统控制协议不同于所述第一先进驾驶员辅助系统控制协议。

2.根据权利要求1的方法，其中执行所述第一交通工具控制动作包括：

3.根据权利要求2的方法，还包括通过最小化速度和距离误差的成本函数J来计算所述期望加速度，

其中u是期望加速度；u^T是期望加速度u的转换格式；x^T是速度和距离误差状态函数；x是矢量；R和Q被定义为加权矩阵。

4.根据权利要求3的方法，其中所述速度和距离误差状态函数x^T被定义为如下函数：

x^T＝[x1 x2]＝[d_d-dv_d-v]

其中x1是距离误差状态；x2是速度误差状态；v_d是期望速度；v是当前交通工具速度；d是到机动交通工具前方的目标交通工具的当前车间距距离；并且d_d是到目标交通工具的期望车间距距离。

5.根据权利要求2的方法，还包括确定所述机动交通工具是否已经到达了所述期望制动距离，其中执行所述第一交通工具控制动作还响应于所述机动交通工具到达所述期望制动距离。

6.根据权利要求2的方法，还包括：

7.根据权利要求1的方法，还包括：

确定开启所述第一先进驾驶员辅助系统控制协议的第一切换时间；以及

确定开启所述第二先进驾驶员辅助系统控制协议的第二切换时间。

8.根据权利要求1的方法，其中所述第一和第二先进驾驶员辅助系统控制协议每一个都包括：相应的交通工具速度操作范围；相应的最大交通工具加速度；和相应的最大交通工具减速度。

9.根据权利要求1的方法，其中执行所述第一和第二交通工具控制动作每一个都包括确定在所述道路表面条件从所述第一道路摩擦值变化到所述第二道路摩擦值的过渡点处的相应的期望交通工具速度，其中所述期望交通工具速度被计算为：

其中V_d(μ_p)是期望交通工具速度；V_set是操作者设置的交通工具速度；V_spdlimit是所述第二道路片段的法定速度极限；Δ1是速度公差；以及V_maxspd(μp)是在所述第二道路片段的道路表面条件上的标定最大速度。

10.根据权利要求1的方法，还包括：

11.根据权利要求1的方法，其中执行所述第一和第二交通工具控制动作每一个都包括：

确定用于所述机动交通工具到达所述过渡点的过渡时间；

12.根据权利要求1的方法，还包括响应于所述表面摩擦差别为零或小于标定的最小差，通过所述交通工具控制器执行针对第一道路摩擦值标定的第一先进驾驶员辅助系统控制协议。

13.一种机动交通工具，包括：

交通工具本体；

安装到所述交通工具本体的交通工具动力系；

安装到所述交通工具本体的交通工具制动系统；

安装到所述交通工具本体的车载感测设备网络；以及

基于所接收的传感器信号，确定第一道路片段的第一道路摩擦值和所述第二道路片段的第二道路摩擦值；

确定所述第一和第二道路摩擦值彼此是否不同；

响应于所述第一道路摩擦值大于所述第二道路摩擦值，利用所述机动交通工具的所述交通工具动力系和/或所述交通工具制动系统执行第一交通工具控制动作；

响应于所述第一道路摩擦值小于所述第二道路摩擦值，利用所述机动交通工具的所述交通工具动力系和/或所述交通工具制动系统执行第二交通工具控制动作；

14.根据权利要求13的机动交通工具，其中执行所述第一交通工具控制动作包括：

15.根据权利要求14的机动交通工具，其中所述交通工具控制器还被编程为通过最小化速度和距离误差的成本函数J来计算所述期望加速度，

其中u是期望加速度；u^T是所述过渡点处的期望加速度值；x^T是速度和距离误差状态函数；x是当前交通工具位置；R和Q被定义为加权矩阵。

16.根据权利要求14的机动交通工具，其中所述交通工具控制器还被编程为：

17.根据权利要求13的机动交通工具，其中所述交通工具控制器还被编程为：

在执行所述第一交通工具控制动作之后并且在所述交通工具到达所述过渡点之后，开启针对所述第二道路摩擦值标定的第一先进驾驶员辅助系统控制协议；以及

在执行所述第二交通工具控制动作之后并且在所述交通工具到达所述过渡点之后，开启针对所述第二道路摩擦值标定的第二先进驾驶员辅助系统控制协议，该第二先进驾驶员辅助系统控制协议不同于所述第一先进驾驶员辅助系统控制协议。

18.根据权利要求17的机动交通工具，其中所述交通工具控制器还被编程为：

19.根据权利要求17的机动交通工具，其中所述第一和第二先进驾驶员辅助系统控制协议每一个都包括：相应的交通工具速度操作范围；相应的最大交通工具加速度；和相应的最大交通工具减速度。