CN112074444A - 用于具有自动纵向引导的自动驾驶的驾驶员辅助系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车(F)驾驶员辅助系统(FAS)，该驾驶员辅助系统(FAS)用于具有自动纵向引导的自动驾驶，其中当在自动模式中自动纵向引导活跃时，在考虑可预设的目标速度的情况下启动自动纵向引导。该系统包括：第一识别单元(E1)，该第一识别单元(E1)被配置用于识别由于机动车(F)之前自动制动到静止的过程而出现的所定义的静止情况；第二识别单元(E2)，该第二识别单元(E2)被配置用于识别加速踏板操作(gp)；以及评估和控制单元(SE)，该评估和控制单元(SE)被配置用于当在识别出的所定义的静止情况期间识别出加速踏板操作时激活手动模式(aMM)。

Description

用于具有自动纵向引导的自动驾驶的驾驶员辅助系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的驾驶员辅助系统和一种用于机动车的方法，该驾驶员辅助系统和该方法用于具有自动纵向引导的自动驾驶，其中当在自动模式中自动纵向引导活跃时，通过考虑可预设的目标速度来启动纵向控制。
背景技术
具有自动纵向引导(所谓的速度控制系统)的机动车早已为人所知。当前大多数可用的速度控制系统将机动车的速度调节到由驾驶员预设的期望速度或目标速度。除了这些纵向控制系统之外，从一些制造商处还可以获得以距离控制扩展的纵向控制系统，即，所谓的与距离相关的纵向控制系统或速度控制系统。例如，本专利申请的申请人以“主动巡航控制(Active Cruise Control)”的名称提供了这种系统，该系统使得能够在保持与前方行驶车辆的期望距离的同时以期望的或相应较低的速度自动引导机动车。在此，原理是众所周知的纵向控制或巡航控制，该纵向控制或巡航控制保持特定的预设速度，并且以附加的距离功能或跟随行驶模式扩展，使得这种“主动的”巡航控制在稠密的高速公路交通和乡村道路交通中也是可行的。当自己的车道空闲时，这种所谓的“主动巡航控制”将维持预设的期望速度或目标速度(＝自由行驶模式)。安装在机动车上的距离传感器系统特别地可以基于雷达和/或摄像头和/或激光工作，如果该距离传感器系统在自己的车道上识别出在前方行驶的目标物体或(机动)车辆，则——例如，通过触发适当的制动扭矩或驱动扭矩——使自己的速度适于前方机动车的速度，使得包含在“主动巡航控制”或相应的纵向控制系统中的距离控制自动地保持适合该情况的目标距离，或者更准确地说，保持与前方机动车或目标物体的预设时间间隔(＝跟随行驶模式)。
具有自动纵向引导的驾驶员辅助系统的最新改进开发(可选地，通过考虑由驾驶员预设的最大速度或最大目标速度)使得能够根据道路交通法规(StVO)和驾驶安全的标准自动调节速度。因此，车辆通常以最大允许速度或相应道路规定的推荐速度(目标速度)行驶，并且与前方车辆保持适于外部环境的距离，或者针对转弯行驶和转向过程相应地制动。这样的改进开发还可以用于自动驾驶模式的范畴中。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种在车辆乘员的舒适性方面有所改进的系统以及一种用于具有自动纵向引导的驾驶员辅助系统的相应方法。
该目的通过具有根据权利要求1的特征的驾驶员辅助系统、具有根据权利要求10的特征的方法以及相应设计的计算机程序产品来实现。在从属权利要求中给出了其他的有利设计方案。
本发明基于一种基本上已知的用于机动车的驾驶员辅助系统(速度控制系统)，该驾驶员辅助系统(速度控制系统)用于具有自动纵向引导的自动驾驶，其中在自动纵向引导活跃时，纵向控制根据交通环境以被设计为上文所述的自由行驶模式的自动模式进行或者以被设计为跟随行驶模式的自动模式进行。如果进行自动制动过程直至静止为止，则在已知的系统中，至少在较长的静止阶段中只有在用户确认之后才允许自动地继续行驶，从而进行加速和自动纵向引导。在确认之后，根据交通状况重新恢复自由行驶模式中的自动纵向引导或跟随行驶模式中的自动纵向引导。可以通过操作控制元件(例如，恢复键)或轻踩加速踏板来进行确认。
本发明基于以下认识：在某些情况下(例如，在交叉路口或转弯情况之前)，在自动纵向引导的范畴中进行车辆的制动直到静止为止，在恢复行驶时并不是在每种情况下都期望根据已知的跟随行驶模式和自由行驶模式的自动纵向引导。特别是在某些如下的交通状况下，加速到所设定的目标速度或最大允许速度并不总是符合驾驶员的期望，在这样的交通状况下，从车辆静止恢复自动纵向引导时不存在前方车辆。
考虑到上述认识，本发明的核心在于识别如下的情况，在这样的情况下，在车辆自动制动到静止之后，不希望以自动模式(自由行驶模式或跟随行驶模式)进行自动纵向引导，并且相应地做出反应而不会强烈影响车辆的自动纵向引导的舒适性。如果识别出这种情况，则应当至少暂时地脱离自动纵向引导的常规逻辑，而不显著改变整体逻辑。
在这种背景下，根据本发明的第一方面提出了一种用于机动车的驾驶员辅助系统，该驾驶员辅助系统用于具有自动纵向引导的自动驾驶，其中通常当在自动模式(＝跟随行驶模式或自由行驶模式)中自动纵向引导活跃时，在考虑可预设的目标速度的情况下启动自动纵向引导。该驾驶员辅助系统包括：
–第一识别单元，被配置用于识别所定义的静止情况，所定义的静止情况由于机动车之前自动制动到静止的过程而出现或已经出现，
–第二识别单元，被配置用于识别加速踏板操作，以及
–评估和控制单元，被配置用于当在识别出的所定义的静止情况中或在识别出的所定义的静止情况期间识别出加速踏板操作时，至少暂时激活手动模式。
与此类似，根据本发明的另一方面，提出了一种用于具有自动纵向引导的自动驾驶的方法，其中当在自动模式(＝跟随行驶模式或自由行驶模式)中自动纵向引导活跃时，在考虑可预设的目标速度的情况下启动自动纵向引导，并且该方法包括以下步骤：
–识别所定义的静止情况，所定义的静止情况由于机动车之前自动制动到静止的过程而出现，
–识别加速踏板操作，并且
–当在识别出的所定义的静止情况中或在识别出的所定义的静止情况期间识别出加速踏板操作时，至少暂时激活手动模式。
下面提出的改进方案既适用于根据本发明的系统，也适用于根据本发明的方法，特别地还适用于具有控制指令的计算机程序产品，当该控制指令在计算机上被运行时，该程序指令执行所提出的方法。
在本文件的范畴中，术语“自动驾驶”可以理解为具有自动纵向引导的驾驶或具有自动的纵向和横向引导的自主驾驶。术语“自动驾驶”包括具有任意自动化程度的自动驾驶。示例性的自动化程度有辅助驾驶、部分自动驾驶、高度自动驾驶或全自动驾驶。这些自动化程度由联邦公路研究所(BASt)定义(参见BASt出版物“Forschung kompakt”，版本11/2012)。在辅助驾驶中，驾驶员持续执行纵向引导或横向引导，而系统则在一定限制范围内接管相应的其他功能。
机动车可以是具有驱动系统的任何类型的车辆，该车辆被设计为参与道路交通并且允许自动干预纵向引导。驱动系统例如可以是具有内燃机的常规驱动系统、具有内燃机和电动机的混合驱动系统或纯电动驱动系统。还可以设想其他驱动系统。
目标速度可以由驾驶员手动预设，或者可以自动预设。在自动预设或可自动影响的预设的情况下，可以根据最大允许速度或为相应道路预设的推荐速度(目标速度)来预设目标速度。
第一识别单元被配置用于识别所定义的静止情况，所定义的静止情况由于机动车之前自动制动到静止的过程而已经出现，为此，该第一识别单元可以评估相关的传感器信号(例如，速度传感器信号、摄像机信号等)或者访问其他系统或单元的所检测和/或处理的信号。被配置用于识别对加速踏板的操作的第二识别单元同样可以评估相关的传感器信号(例如，加速踏板传感器)或访问其他系统或单元的所检测和/或处理的信号。第一识别单元和第二识别单元可以被设计为独立的单元，可以合并为一个单元，或者可以是评估和控制单元的一部分。
评估和控制单元被配置用于当在识别出的所定义的静止情况中或在识别出的所定义的静止情况期间识别出加速踏板操作时，激活手动模式。该评估和控制单元可以将相应的驱控信号直接发送给影响纵向引导的执行器(驱动部、制动器)，或者发送给连接在其间的单元，该单元基于此要求以及可选的对纵向加速度的其他要求来启动对纵向引导的相应干预。
有利地，仅当机动车没有因为在前方行驶的目标物体而制动到静止时，才可以达到所定义的静止情况，所定义的静止情况由于机动车之前自动制动到静止的过程而出现。在本发明的一个特别有利的设计方案中，如果机动车由于所识别到的(相关的)交通基础设施事件而自动制动到静止，则将识别出所定义的静止情况。相关的交通基础设施事件(交通标志、交通信号灯、诸如“右侧优先”的交通规则)应当理解为对于机动车而言重要的此类事件。例如，如果不同的交通基础设施事件适用于即将发生的不同驾驶操纵(在交叉路口处转弯或直行)，则有利的是，可以首先明确地识别出与驾驶操纵相关的交通基础设施事件，以便仅考虑该交通基础设施事件。
在本发明的另一有利的设计方案中，特别地，如果由于所识别到的要求给予其他道路使用者先行权的(相关)交通基础设施事件(例如，给予先行权标志、右侧优先规则)和/或暂时禁止继续通行的交通基础设施事件(停车标志、红色交通信号灯)，机动车自动制动到静止，则将识别出所定义的静止情况。如果识别出这种交通基础设施事件，则可以假定驾驶员在从静止恢复行驶时并不一定想要保持在自动模式，因为仍然需要提高对其他道路使用者的注意。
由于特别是在没有道路使用者位于机动车前方从而自己的机动车的速度不会被限制的情况下重新开始行驶时需要提高注意力，因此在本发明的另一有利设计方案中，当在识别出的所定义的静止情况中或在识别出的所定义的静止情况期间识别出加速踏板操作时，只有当在加速踏板操作的时间点未识别到位于前方的车辆或目标物体(该车辆或目标物体无论如何都会暂时将车辆的加速度限制到最大允许速度或目标速度)时，才会激活手动模式。
在上面所提及的、所定义的初始情况下应当被激活的手动模式与自动纵向引导的自动模式的主要区别在于，车辆的待设定的速度或加速度不是基于预设的目标速度而是通过考虑驾驶员的(其他)驾驶员预设来设置。有利地，在激活的手动模式中启用取决于加速踏板操作的行驶速度，该行驶速度特别地至多是通过加速踏板操作预设的待启用的速度。为了至少给驾驶员一种在该情况下驾驶员自己控制行驶速度或加速度的感觉，在理想情况下，行驶速度或加速度直接从对加速踏板的操作中得出，使得出现在停用自动纵向引导的情况下也会出现的行驶速度或加速度。
与自动模式不同，在手动模式中还优选地允许手动减速，而不会中断或停用自动纵向引导。在另一有利的设计方案中，为了可以在不中断或停用自动纵向引导的情况下在手动模式中实现车辆的减速，根据本发明的装置还附加地包括第三识别单元，该第三识别单元可以是第一识别单元和/或第二识别单元的一部分，并且该第三识别单元被配置用于识别制动踏板操作。如果在活跃的手动模式中识别到制动踏板的操作，则——在不退出手动模式的情况下——启动车辆的制动。在自动模式的基本逻辑中，当在活跃的纵向引导下操作制动踏板时会触发对自动纵向引导的中断或停用，与自动模式的基本逻辑相反，在该情况下不会触发对自动纵向引导的中断或停用。当在活跃的手动模式中识别出制动踏板操作时，有利地仅当制动踏板操作或与制动踏板操作相关联的制动值(例如，所要求的或所触发的减速度、所要求的或所触发的制动扭矩、所要求的或所建立的制动压力)不超过预设的制动阈值时，才在不退出手动模式的情况下触发对车辆的制动。如果超过制动阈值，则将中断或停用自动纵向引导。
在本发明的另一有利的设计方案中，提出了一种合适的处理方法，以使得可以简单且合理地从手动模式中退出并进入自动模式。有利地可以规定，如果满足至少一个预定的中断规则，则自动停用活跃的手动模式。随着手动模式被停用，同时进行对自动模式的重新激活，从而在考虑自由行驶模式或跟随行驶模式中的预设的目标速度的情况下进行自动纵向引导。
如果在中断规则的意义上满足以下条件，则有利地停用已激活的手动模式(并且重新激活自动模式)：
–行驶速度超过预设的速度极限值，和/或
–在手动模式中所驶过的距离和/或自从经过所识别的(相关的)交通基础设施事件以来所驶过的距离超过预设的距离极限值，和/或
–识别出对所定义的控制元件的操作，
–所识别出的转向情况达到或超过预设的转向角度，和/或
–离开以手动模式行驶的预定交通区域。
速度极限值可以是可以固定地或可变地预设的速度极限值。该值例如可以基于所获取的数据(例如，在市区里、在市区外、根据道路等级、天气、时间、交通环境)来预设和/或根据驾驶员要求和/或根据驾驶风格或驾驶行为来设置和/或调整。
类似于速度极限值，距离极限值也可以固定地或可变地预设。该极限值例如同样可以基于所获取的数据(例如，在市区里、在市区外、根据道路等级、天气、时间、交通环境)来预设和/或根据驾驶员要求和/或根据驾驶风格或驾驶行为来设置和/或调整。
对所定义的控制元件的操作例如可以理解为对所存在的恢复(Resume)按钮的操作，该恢复按钮通常使自动纵向引导从中断的状态中恢复。同样还可以评估并相应地考虑对所谓的设置(SET)按钮的操作，该设置按钮通常触发从中断状态中激活自动纵向引导。
在所识别出的转向情况(例如，右转)下，对达到或超过预设的转向角度的评估使得能够简单地识别出(至少几乎)封闭的交通状况，在该交通状况下，车辆的手动纵向引导就显得必要且有益了。可以特别地基于现有的导航数据(与路线数据相结合)固定地或可变地预设的转向角度。因此，例如根据右转时的导航数据设置大于90°(约96°)的车辆转弯。
如下的交通区域例如可以是交叉路口区域，在离开该交通区域时应当自动停用手动模式。如果驾驶员“摸索地进入(Eintasten)”交叉路口区域之后离开该交叉路口区域，则可以假定驾驶员希望返回到自动纵向引导的自动模式。
附加地，这些中断规则可以与其他条件相关联。例如，只有当在超过速度极限值和/或距离极限值之后和/或在离开所定义的交通区域之后撤回对加速踏板的操作时，才可以停用手动模式并返回到自动模式。在此，必须进行从“手动”行驶速度到自动模式的速度预设的适当过渡。
附图说明
现在将借助以下实施例更详细地解释本发明。其中：
图1示出了与本发明相关的交通状况，
图2示出了根据本发明的驾驶员辅助系统的示例性结构，并且
图3示出了根据本发明的方法的简化流程图。
具体实施方式
图1所示的交通状况示出了所谓的丁字路口，其中车辆F位于道路S1上并且将左转进入道路S2。对于道路S1的左转车道适用安装在道路左边缘并被设计为停车标志的交通标志(VZ)，该交通标志(VZ)使车辆F的驾驶员有义务在转向过程之前在左车道的停车线HL处停车。由于布置在道路S2的道路边缘处的植物B，车辆F的驾驶员难以从停车线HL看到道路S2，因此驾驶员在恢复行驶之后通常首先缓慢地摸索进入交叉路口区域，以便能够良好地看到道路S2上的横向交通(例如，车辆F1)。
为了能够利用自动纵向引导良好地应对这种交通状况，图2示出了用于机动车的驾驶员辅助系统FAS的结构，该驾驶员辅助系统FAS用于具有自动纵向引导的自动驾驶，其中当在自动模式中自动纵向引导活跃时，在考虑可预设的目标速度的情况下启动纵向引导。在如之后将参考图3详细说明的特定前提下，将从自动模式自动切换到手动模式。
驾驶员辅助系统FAS包括评估和控制单元SE，当在自动模式中自动纵向引导活跃时，该评估和控制单元基于所存在的信息(例如，环境传感器系统U的环境信息u、关于当前速度v和路线引导navi的信息)在考虑可预设的目标速度的情况下在自由行驶模式或跟随行驶模式中启用速度控制。当自己的车道空闲时，这种所谓的“主动巡航控制”维持预设的期望速度或目标速度(＝自由行驶模式)。安装在机动车上的距离传感器系统特别地可以基于雷达和/或摄像头和/或激光工作，如果该距离传感器系统在自己的车道上识别出在前方行驶的目标物体或(机动)车辆，则——例如，通过触发适当的制动扭矩或驱动扭矩——使自己的速度适于前方机动车的速度，使得包含在“主动巡航控制”或相应的纵向控制系统中的距离控制自动地保持适合该情况的目标距离，或者更准确地说，保持与前方机动车或目标物体的预设时间间隔(＝跟随行驶模式)。如果在自动模式中检测到制动踏板操作，则将至少中断自动纵向引导。
驾驶员辅助系统FAS还包括识别单元，在该识别单元中集成有第一识别单元E1、第二识别单元E2和第三识别单元E3。同样至少接收并评估现有环境传感器系统U的数据u的第一识别单元E1被配置用于识别由于机动车之前自动制动到静止的过程而出现的所定义的静止情况。第二识别单元E2被配置用于识别加速踏板操作gp。第三识别单元E3被配置用于识别制动踏板操作bp。
由三个识别单元E1、E2和E3识别到的情况或操作被传输到评估和控制单元SE，该评估和控制单元SE被配置用于当在识别出的所定义的静止情况中或在识别出的所定义的静止情况期间识别出加速踏板操作gp时，通过发出信号aMM来激活手动模式。随着手动模式被激活，同时停用(最初活跃的)自动模式。如果在手动模式期间检测到制动踏板操作bp，则与在自动模式中的逻辑相反，不会中断或停用自动纵向引导。
在手动模式中，控制单元SE还评估关于是否存在中断规则的信息。如果确认中断规则，则控制单元SE通过发出信号aAM来触发对手动模式的停用和对自动模式的重新激活。
图3示出了根据本发明的方法的详细的示例性设计方案。只要自动纵向引导是活跃的并且在考虑可预设的目标速度的情况下在自动模式中进行速度控制，则图3中所示的流程图在步骤100开始。自动模式包括现有技术中已知的自由行驶模式和跟随行驶模式，因此在自由行驶中速度会自动调节到预设的和/或允许的目标速度，并且在跟随行驶模式中会进行自动速度控制来保持与探测到的目标物体的预设目标距离。
基于步骤100，在步骤200中评估必要的信息，该信息使得能够识别由于机动车之前自动制动到静止的过程而出现的所定义的静止情况。详细而言，例如监控车辆是否由于暂时禁止机动车继续行驶的交通标志(例如，停车标志)或者由于要求给予其他道路使用者先行权的交通标志(例如，右侧优先规则)而自动制动到静止。如果识别出这种所定义的静止情况，则在步骤300中在静止阶段期间就对加速踏板的操作来监控加速踏板。如果在识别出的静止情况期间未检测到对加速踏板的操作(即，静止情况由于自动启动的加速或由于允许或确认从静止自动起动的对控制元件的操作而结束)，则中止该方法并返回到步骤100。
然而，如果在步骤300中在所定义的静止情况期间确定了加速踏板操作，则转到步骤400，并且在步骤400的范畴中实施自动纵向引导的从自动模式到手动模式的切换。在活跃的手动模式期间进行暂时的“手动”速度控制，其中通过随加速踏板的操作的类型直接预设行驶速度。同样，当在手动模式中识别到制动踏板操作时，不会中断或停用自动纵向引导，而是仅根据制动踏板操作进行减速。
在步骤400中，在活跃的手动模式期间继续进行对所定义的中断规则的监控。在中断规则的意义上，例如监控所达到的行驶速度是否超过所预设的速度极限值(例如，10km/h或20km/h)和/或是否已离开所指定的交通区域(例如，交叉路口区域)和/或是否操作了所存在的恢复按钮以恢复自动模式。如果确定满足了中断规则，则转到步骤500，并且触发从手动模式(返回)到自动模式的切换。在该自动模式中——如在常规的速度控制系统中一样——在考虑可预设的目标速度的情况下进行自动纵向引导，即，只要未检测到目标物体，则车辆就会重新自动加速到所预设的或所允许的最大速度。如果识别到目标物体，则以不超过与所识别的目标物体的预设距离的方式进行速度控制。
因此，通过本发明使得能够例如在不停用自动纵向引导的情况下摸索着进入难以看清的交叉路口。通过定义适当的中断规则，自动且可理解地返回到具有完全自动化的纵向引导的自动模式。

Claims (10)

1.一种用于机动车(F)的驾驶员辅助系统(FAS)，所述驾驶员辅助系统(FAS)用于具有自动纵向引导的自动驾驶，其中当在自动模式中自动纵向引导活跃时，在考虑可预设的目标速度的情况下启动自动纵向引导，所述驾驶员辅助系统包括：
–第一识别单元(E1)，被配置用于识别所定义的静止情况，所述所定义的静止情况由于所述机动车(F)之前自动制动到静止的过程而出现，
–第二识别单元(E2)，被配置用于识别加速踏板操作(gp)，以及
–评估和控制单元(SE)，被配置用于当在识别出的所定义的静止情况期间识别出加速踏板操作时激活手动模式(aMM)。
2.根据权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，当所述机动车(F)由于识别出的所定义的交通基础设施事件(VZ)而自动制动到静止时，将识别出所定义的静止情况。
3.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，当所述机动车(F)由于要求给予其他道路使用者先行权和/或暂时禁止所述机动车继续通行的、识别出的所定义的交通基础设施事件(VZ)而自动制动到静止时，将识别出所定义的静止情况。
4.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，当在所述所定义的静止情况中识别出加速踏板操作(gp)时，只有在未识别到位于前方的车辆时才会激活所述手动模式。
5.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，在已激活的手动模式中启用取决于所述加速踏板操作(gp)的行驶速度，特别地使得所述行驶速度至多是通过所述加速踏板操作(gp)预设的速度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，所述系统包括第三识别单元(E3)，所述第三识别单元(E3)被配置用于识别制动踏板操作(bp)，并且所述控制单元被配置用于当在已激活的手动模式中识别出制动踏板操作(bp)时，在不中断或不停用所述自动纵向引导的情况下触发对所述车辆(F)的制动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，当满足至少一个预定的中断规则时，自动停用已激活的所述手动模式(aAM)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，当在中断规则的意义上满足以下条件时，自动停用已激活的所述手动模式(aAM)：
–所述行驶速度超过预设的速度极限值，和/或
–在所述手动模式中所驶过的距离和/或自从经过所识别出的交通基础设施事件(VZ)以来所驶过的距离超过预设的距离极限值，和/或
–识别出对所定义的控制元件的操作，
–所识别出的转向情况达到或超过预设的转向角度，和/或
–离开以所述手动模式驶过的预定交通区域。
9.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，随着对所述手动模式(aAM)的自动停用的完成，将触发向所述自动纵向引导的自动模式的切换。
10.一种用于具有自动纵向引导的自动驾驶的方法，其中当在自动模式中自动纵向引导活跃时，在考虑可预设的目标速度的情况下启动自动纵向引导，所述方法包括以下步骤：
–识别所定义的静止情况(200)，所述所定义的静止情况由于所述机动车之前自动制动到静止的过程而出现，
–识别加速踏板操作(300)，并且
–当在识别出的所定义的静止情况期间识别出加速踏板操作时激活手动模式(400)。
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