CN112124292A - 用于车辆运动曲线的动态调节的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种方法和装置，包括传感器，用于在第一时间检测目标车辆的第一加速度和在第二时间检测目标车辆的第二加速度；处理器，可操作以响应于第一加速度和第二加速度超过加速度阈值而计算增加的距离，处理器进一步操作以产生指示增加的距离的控制信号；以及车辆控制器，用于响应所述控制信号来控制车辆油门控制器和车辆转向控制器以维持主车辆和目标车辆之间的初始距离以及维持主车辆与目标车辆之间的增加的距离。

Description

用于车辆运动曲线的动态调节的方法和装置
技术领域
本公开总体上涉及对机动车辆控制系统进行编程。更具体地，本公开的各方面涉及用于提供目标对象行为的历史曲线以调节制动和侧向偏移曲线以在装备有ADAS的车辆中传递平稳的车辆动力学的系统、方法和设备。
背景技术
现代车辆的操作变得越来越自动化，即能够以越来越少的驾驶员干预提供驾驶控制。车辆自动化已分类为从零(对应于人为控制的无自动化)到五(对应于无人为控制的全自动)的数字级别。各种先进的驾驶员辅助系统(ADAS)，例如巡航控制、自适应巡航控制和停车辅助系统，对应较低的自动化水平，而真正的“无人驾驶”车辆则对应较高的自动化水平。
已经开发了自适应巡航控制系统，该系统不仅可以保持设定速度，而且在使用各种传感器(例如雷达和相机)检测到行驶速度较慢的前车的情况下，也会自动降低车辆的速度。此外，一些车辆系统试图将车辆保持在道路上车道的中心附近。但是，在紧邻主车辆的其他车辆行为不稳定的情况下，主车辆的响应可能会产生突然的反应，从而影响客户的舒适度和满意度。希望克服这些问题，以提供一种用于动态调节装备有ADAS的机动车辆中的车辆运动曲线的方法和装置。
在背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，因此，其可能包含不构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本文公开了用于提供自动驾驶车辆控制的自动驾驶车辆控制系统训练系统和相关控制逻辑、制造这种系统的方法和用于操作这种系统的方法，以及配备有车载控制系统的机动车辆。通过示例而非限制的方式，提出了一种具有机载车辆控制学习和控制系统的汽车。
根据本发明的一方面，该装置包括传感器，该传感器可操作以在第一时间检测主车辆与目标车辆之间的第一距离，在第二时间检测主车辆与目标车辆之间的第二距离，以及在第三时间检测主车辆与目标车辆之间的第三距离；用户输入，该用户输入可操作以接收选择的偏移距离的用户选择；处理器，该处理器可操作以响应于第一距离和第二距离确定目标车辆的第一加速度、响应于第二距离和第三距离确定目标车辆的第二加速度，处理器还可操作以响应于第一加速度和第二加速度超过阈值来计算计算出的偏移距离以及响应于计算出的偏移距离大于所选偏移距离而产生控制信号；以及车辆控制器，该车辆控制器可操作以响应于控制信号，保持主车辆与目标车辆之间的计算出的偏移距离。
根据本发明的另一方面，其中，所选择的偏移距离是车辆车道中的主车辆与目标车辆之间的跟随距离。
根据本发明的另一方面，其中，所选择的偏移距离是第一道路车道中的主车辆与相邻道路车道中的目标车辆之间的侧向偏移距离。
根据本发明的另一方面，其中，在没有控制信号的情况下，车辆控制器可操作以维持选择的偏移距离。
根据本发明的另一方面，其中，第一加速度和第二加速度指示目标车辆的不稳定的纵向速度。
根据本发明的另一方面，其中，传感器还可操作以检测主车辆和目标车辆之间的第四距离，并且其中处理器还可操作以响应于第三距离和第四距离来确定第三加速度，其中计算出的偏移距离是响应于第三加速度而计算的。
根据本发明的另一方面，其中，车辆控制器可操作以执行自适应巡航控制算法。
根据本发明的另一方面，第一加速度和第二加速度指示目标车辆在道路车道内转向。
根据本发明的另一方面，一种方法包括响应于用户选择从用户界面接收选择的偏移距离；控制车辆速度，使得在主车辆和目标车辆之间保持选择的偏移距离；在第一时间检测主车辆与目标车辆之间的第一距离；在第二时间检测主车辆与目标车辆之间的第二距离；在第三时间检测主车辆与目标车辆之间的第三距离；响应于第一距离和第二距离计算目标车辆的第一加速度；响应于第二距离和第三距离计算目标车辆的第二加速度；比较第一加速度和第二加速度与阈值加速度值并响应于第一加速度和第二加速度超过阈值加速度值而产生增加的偏移距离；以及控制车辆速度，使得保持主车辆与目标车辆之间增加的偏移距离。
根据本发明的另一方面，其中，所选择的偏移距离是对于自适应巡航控制算法的主车辆与目标车辆之间的跟随距离。
根据本发明的另一方面，其中，所选择的偏移距离是对于车道对中算法的主车辆与目标车辆之间的侧向偏移距离。
根据本发明的另一方面，其中第一加速度和第二加速度指示目标车辆的不稳定的纵向速度。
根据本发明的另一方面，其中第一加速度和第二加速度指示目标车辆在道路车道内转向。
根据本发明的另一方面，一种用于控制主车辆的高级驾驶员辅助系统包括传感器，用于在第一时间检测目标车辆的第一加速度和在第二时间检测目标车辆的第二加速度；处理器，可操作以响应于所述第一加速度和所述第二加速度超过加速度阈值而计算增加的距离，所述处理器还可操作以生成指示所述增加的距离的控制信号；以及车辆控制器，用于响应于该控制信号来控制车辆油门控制器和车辆转向控制器以维持主车辆与目标车辆之间的初始距离并维持主车辆与目标车辆之间的增加的距离。
根据本发明的另一方面，其中第一加速度和第二加速度超过加速度阈值指示目标车辆的不稳定的速度。
根据本发明的另一方面，其中所述初始距离和所述增加的距离是跟随距离，用于在用于控制所述车辆的自适应巡航控制系统中。
根据本发明的另一方面，其中，所述第一加速度和所述第二加速度超过所述加速度阈值指示所述目标车辆在邻近道路车道上转向。
根据本发明的另一方面，其中传感器是激光雷达系统。
根据本发明的另一方面，其中传感器是雷达系统。
根据本发明的另一方面，其中第一加速度和第二加速度指示目标车辆的不稳定的纵向速度。
根据以下结合附图对优选实施例的详细描述，本公开的上述优点以及其他优点和特征将变得显而易见。
附图说明
本发明的上述和其他特征和优点以及实现它们的方式将变得更加显而易见，并且通过参考以下结合附图对本发明实施例的描述，可以更好地理解本发明。
图1示出了根据示例性实施例的用于动态调节机动车辆的车辆运动曲线的操作环境；
图2示出了示出根据示例性实施例的用于动态调节机动车辆的车辆运动曲线的系统的框图；
图3示出了流程图，该流程图示出了根据另一示例性实施例的用于动态调节机动车辆的车辆运动曲线的方法；
图4示出了示出根据另一示例性实施例的用于动态调节机动车辆的车辆运动曲线的系统的框图；
图5示出了流程图，该流程图示出了根据另一示例性实施例的用于动态调节机动车辆的车辆运动曲线的方法。
本文阐述的示例说明了本发明的优选实施例，并且这些示例不应解释为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。但是，应当理解，所公开的实施例仅是示例，其他实施例可以采取各种替代形式。这些图不一定按比例绘制；一些功能可能会被放大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅是代表性的。参照任何一个附图示出和描述的各种特征可以与在一个或多个其他附图中示出的特征结合以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性的实施例。然而，对于特定的应用或实现，可能期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。
图1示意性地示出了用于动态调节机动车辆110的车辆运动曲线100的操作环境。在本公开的该示例性实施例中，主车辆110在多车道道路105上行驶。主车辆110在第一附近车辆120和第二附近车辆130附近行驶。跟随间距A是在同一车道内行驶的主车辆110和第二附近车辆130之间的距离。跟随间距A可以由配备有ADAS的车辆的操作人员选择，以使操作人员感到舒适。例如，跟随间距A可以被设置为三秒等。侧向间距B是在相邻车道中行驶的主车辆110与第一附近车辆120之间的距离。通常，如果每个车辆在其各自的车道中居中，则侧向间距B是一致的。如果第二附近车辆130移动得更靠近主车辆110，则主车辆110可偏离车道中心以维持侧向间距B。
当前公开的系统和方法可操作以识别和分类激进的纵向车辆行为和侧向车辆行为，并基于目标分类创建纵向和侧向运动曲线。该系统和方法可操作以创建和分类用于目标对象行为的历史曲线，并且随后利用分类数据来调节制动和侧向偏移曲线以传递平滑的车辆动力学，从而提供来自ADAS特征的更直观的制动和转向响应。该方法可操作以基于构造的行为曲线预测目标车辆的运动，并创建动态制动、加速度和侧向偏移曲线，从而提供更高的安全性和客户舒适度。
在示例性实施例中，主车辆110以设定的速度和跟随间距A跟随在同一车道中的第二附近车辆130，并且与第一附近车辆120保持最小侧向间距。第二附近车辆130随后呈现出频繁制动和加速的模式，从而频繁地改变其车速。第一附近车辆120由于注意力不集中或攻击性强的驾驶员而表现出频繁的侧向运动的模式，从而在其各自的车道中转向。然后，主车辆110可操作以跟踪第一附近车辆120的位置和第二附近车辆130的位置，并基于它们在设定窗口内的纵向和/或侧向运动对其进行分类。
主车辆110在了解第一附近车辆120和第二附近车辆130的历史行为的情况下，预期第二附近车辆130进行激进的制动和加速，并预期第一附近车辆120进行频繁的侧向运动。然后，主车辆110可操作以响应于附近车辆行为来计算最佳速度、减速度和侧向偏移，并临时调节跟随间距和侧向偏移以优化车辆运动、更舒适和安全的驾驶体验。
现在转到图2，示出了图示用于动态调节辅助驾驶的车辆运动曲线的系统200的示例性实施方式的框图。系统200包括处理器240、前向传感器220、至少一个侧向传感器225、用户界面235、存储器245、车辆控制器230、油门控制器255、制动控制器26和转向控制器270、相机240和GPS传感器245。
该系统可操作以使用能够识别和定位各个外部对象的各种传感器220，225，例如相机、雷达、激光雷达、超声传感器等。传感器融合算法提供了对外部对象的精确跟踪以及对适当属性(例如相对速度、加速度等)的计算。前向传感器220可操作以测量在同一车道中并且在主车辆正前方的主车辆和附近车辆之间的跟随间距。前向传感器220可以是超声或电磁传感器，例如雷达，或者可以是光传感器，例如激光雷达。前向传感器220通常可操作为沿向前方向发送信号，例如超声信号，并在该信号被主车辆前面的对象反射后接收该信号的反射。信号在发送和接收之间的传播时间除以2，然后乘以传播速度(例如声音速度)，以确定跟随距离。
侧向传感器225可以是位于主车辆周围的多个侧向传感器之一，并用于确定侧向传感器225视野内主车辆与附近车辆之间的侧向间距。例如，侧向传感器225的视野可以指向主车辆的右侧或乘客侧，并且可以用于确定主车辆与主车辆右侧的车道中的车辆之间的距离。侧向传感器225可以是超声、电磁或光传感器，例如激光雷达。
用户界面235可以是用户输入设备，例如位于车厢中并且驾驶员可访问的触摸屏、转盘或按钮。替代地，用户界面235可以是在诸如移动电话的电子设备上运行并且例如经由无线网络与车辆通信的程序。用户接口235可操作以收集来自车辆操作人员的指令，例如期望的跟随距离和系统的激活，以动态调节车辆运动曲线以辅助驾驶。响应于车辆操作人员的选择，用户界面235可操作以将控制信号等耦接至处理器240，以激活用于动态调节车辆运动曲线以辅助驾驶的方法。
处理器240可操作以响应来自前向传感器220、侧向传感器225和用户界面235的信号，执行用于动态调节车辆运动曲线以辅助驾驶的方法。处理器240可操作以控制向前传感器225和侧向传感器235并响应于来自前向传感器225和侧向传感器235的信号来计算跟随间距和侧向间距。在示例性实施例中，处理器240可以是外部对象计算模块(EOCM)，其可操作以执行动态算法，以基于融合的传感器数据连续计算相对碰撞时间(TTC)和侧向偏移估算。
在示例性实施例中，处理器240对目标车辆的行为进行连续分析和监视。响应于目标车辆的加速/减速连续超过阈值，目标车辆被标记为具有激进的纵向运动曲线，并且主车辆与目标车辆的间距、速度和加速度受到控制，以预期目标车辆的快速加速和制动。另外，处理器240可操作以连续地监视目标车辆的侧向运动，并且如果目标车辆连续地侵入主车辆区域，则目标车辆被标记为具有激进的侧向运动曲线，并且主车辆将设定目标车辆在范围内时的恒定侧向偏移。
响应于所确定的跟随间距和/或侧向间距，处理器240可以产生控制信号以耦接至车辆控制器230。该控制信号可以指示车辆控制器230经由油门控制器255来减小油门以经由制动控制器260施加摩擦制动。控制信号可以进一步指示车辆控制器控制转向控制器270，以便响应于确定的侧向间距来改变主车辆的车道对中位置。所公开的方法和装置可以与任何数量的不同系统一起使用，并且不具体限于这里示出的操作环境。该系统及其单个部件的架构、构造、设置和操作是众所周知的。在此未示出的其他系统也可以采用所公开的方法。
在另一实施例中，车辆控制器230可以响应于存储在存储器245中的驾驶员简档(driver profile)，通过经由油门控制器255减小油门，或者经由制动控制器260施加摩擦制动器，来调节车辆的速度。可以响应于附近车辆的动作而响应于期望的跟随间距、期望的侧向间距以及期望的车速补偿水平来生成驾驶员简档。
现在转到图3，示出了流程图，该流程图图示了用于动态调节辅助驾驶的车辆运动曲线的方法300的示例性实现。该方法首先可操作以从用户界面接收310输入，该输入指示车辆运动曲线的动态调节所需的跟随间距和ADAS的激活。例如，跟随间距选择可以是接近、中和远，跟随间距时间分别为1.5秒、2.5秒和3.5秒。车辆运动曲线特征的动态调节的激活可操作以降低主车辆在以不稳定速度跟随目标车辆行驶时连续减速和加速以保持选择的跟随间距的要求。
该方法接下来可操作以确定320到目标车辆的距离。在该示例性实施例中，该方法可操作为确定至主车辆前方的车道中的目标车辆的纵向距离。可以根据一个或多个面向前方的传感器来进行该测量，所述面向前的传感器可操作来传递信号并接收离开目标车辆的信号反射。然后该方法可操作以调节330车辆速度，使得纵向距离等于期望的跟随间距。该方法可以向车辆控制器提供新的速度，响应于该速度，车辆控制器可以指示油门控制器减小油门，或者可以指示制动控制器施加摩擦制动器。然后该方法可操作以连续监测340主车辆与目标车辆之间的纵向距离，并调节主车辆速度以维持期望的跟随间距。
然后，该方法可操作为响应于纵向距离的周期性确定来计算目标车辆的纵向加速度并且然后比较目标车辆的纵向加速度与阈值，从而确定350目标车辆的纵向加速度是否已超过进行多次连续测量的阈值。如果目标车辆的纵向加速度还没超过预定数量的连续测量的阈值，则该方法可以将该纵向加速度与当前测量值是否已经超过纵向加速度阈值的指示符一起存储在存储器中。如果目标车辆的纵向加速度已经超过预定数量的连续测量的阈值加速度，则该方法然后可以操作为增加360主车辆到目标车辆的期望跟随距离。
现在转到图4，示出了示出用于动态调节车辆中的车辆运动曲线的系统400的另一示例性实现的框图。该系统可以是用于控制具有距离传感器410、处理器420和车辆控制器430的主车辆的高级驾驶员辅助系统。
传感器410可操作以检测到传感器视场内到对象的距离。例如，传感器410可以是车辆激光雷达系统，其中该传感器可操作以发射光脉冲并接收来自诸如主车辆前方的车道中的车辆的对象的光脉冲的反射。通过在一段时间内传输的多个接收到的反射，传感器410可操作为在多个时间点检测对象的加速度。传感器410可以是可操作的以周期性地(例如每秒)存储对象的加速度值，并且将这些加速度值存储在存储器中以耦接到处理器420。因此，传感器可操作来检测目标车辆在第一时间的第一加速度和目标车辆在第二时间的第二加速度。
处理器420可操作以响应于第一加速度和第二加速度超过加速度阈值来计算增加的距离。在示例性实施例中，处理器420可操作以从传感器410接收加速度值，并将这些加速度值与一组阈值加速度值进行比较，以确定目标车辆在一段时间间隔内是否具有超过阈值的正加速度和负加速度值。例如，如果目标车辆的正加速度为0.5m/s2，负加速度为-0.5m/s2，并且其中阈值是+/-0.4m/s2，则处理器可操作以确定目标车辆在不稳定地加速行驶，并且主车辆必须增加主车辆与目标车辆之间的距离，以传递更加平稳的行驶到主车辆。加速度可以是侧向加速度，其指示目标车辆在车道内侧向转向，或者可以是纵向加速度，其指示目标车辆在车道内加速和减速。响应于目标车辆的加速，处理器420进一步操作以确定主车辆与目标车辆之间的增加的偏移距离和/或主车辆速度，以实现更平稳的行驶。例如，处理器420可以确定偏移距离应该从两秒增加到三秒。处理器420可以进一步确定车道改变是优选的，并且响应于目标车辆不稳定的加速度而发起车道改变算法。然后，处理器420可操作以生成指示增加的偏移距离的控制信号，以耦接至车辆控制器430。
车辆控制器430可操作以响应控制信号来控制车辆油门控制器、车辆转向控制器和/或车辆制动控制器，以维持主车辆与目标车辆之间的初始距离，并维持主车辆和目标车辆之间的增加的距离。在示例性实施例中，初始距离和增加的距离是跟随距离，用于在用于控制主车辆的自适应巡航控制系统中。
现在转到图5，示出了流程图，该流程图示出了用于在主车辆中的辅助驾驶的基于视觉的侧向加速度预测的系统500的示例性实现。该方法首先可操作以响应于用户选择从用户界面接收510选择的偏移距离。用户选择可以经由车厢内的用户界面进行，或者可以通过无线设备(例如，密钥卡(key fob)的移动电话)进行。用户选择指示期望的偏移距离，其中期望的偏移距离是在主车辆和其他附近车辆之间保持的最小距离。例如，期望的偏移距离可以是在自适应巡航控制操作中使用的跟随距离，可以是在相邻车道中的车辆之间保持的最小侧向偏移距离，或者可以是侧向距离与纵向距离的组合。
然后，该方法可操作以控制520车辆速度，以使得在主车辆和目标车辆之间维持所选择的偏移距离。车辆控制器可操作以响应于自适应巡航控制算法等以维持选择的偏移，并且可以响应于ADAS算法的启动而被启动。
然后，该方法可操作以周期性地检测530主车辆与目标车辆之间的距离，以便维持所选的偏移距离。另外，该方法可操作以周期性地确定目标车辆的加速度并将这些周期性确定的加速度存储在存储器中。
然后，该方法可操作以将目标车辆的连续多个周期性确定的加速度与阈值加速度值进行比较540。如果预定数量的连续多个周期性确定的加速度超过阈值加速度值，则该方法可操作以推断目标车辆以不稳定的方式运行并且应该增加所选择的偏移距离。
然后，该方法可操作以响应于连续的多个周期性确定的加速度来计算550增加的偏移。增加的偏移可以进一步包括较宽的滞后窗口，使得目标车辆的不稳定加速度不会立即影响主车辆的速度，从而使主车辆的乘员乘坐感到更加平稳的驾驶。
然后，该方法可操作以控制560主车辆速度，使得在主车辆和目标车辆之间保持增加的偏移距离。车辆控制器可操作以响应于自适应巡航控制算法等来维持增加的偏移。在示例性实施例中，所选偏移距离是对于自适应巡航控制算法的主车辆与目标车辆之间的跟随距离，并且第一加速度和第二加速度指示目标车辆的纵向速度不稳定。在替代实施例中，所选偏移距离是对于车道对中算法的主车辆与目标车辆之间的侧向偏移距离，并且第一加速度和第二加速度指示目标车辆在道路车道内转向。
尽管在以上详细描述中已经提出了至少一种示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变型。还应当理解，一个或多个示例性实施例仅是示例，并且无意以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实施一个或多个示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离如所附权利要求及其合法等同物所阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (10)

1.一种装置，包括：
-传感器，可操作以在第一时间检测主车辆与目标车辆之间的第一距离，在第二时间检测主车辆与目标车辆之间的第二距离，以及在第三时间检测主车辆与目标车之间的第三距离；
-用户界面，可操作以接收选择的偏移距离的用户选择；
-处理器，可操作以响应于第一距离和第二距离来确定目标车辆的第一加速度，响应于第二距离和第三距离来确定目标车辆的第二加速度，处理器进一步可操作以响应于第一加速度和第二加速度超过阈值加速度值来计算一计算出的偏移距离，并且响应于所计算出的偏移距离大于所选择的偏移距离而产生控制信号；和
-车辆控制器，可操作以响应于控制信号来维持主车辆与目标车辆之间的所计算出的偏移距离。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所选择的偏移距离是在车辆车道中主车辆与目标车辆之间的跟随距离。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所选择的偏移距离是第一道路车道中的主车辆与相邻道路车道中的目标车辆之间的侧向偏移距离。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，在没有所述控制信号的情况下，所述车辆控制器可操作以维持所选择的偏移距离。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，第一加速度和第二加速度指示目标车辆的不稳定的纵向速度。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，传感器还可操作以检测主车辆与目标车辆之间的第四距离，并且其中，处理器还可操作以响应于第三距离和第四距离来确定第三加速度，并且其中响应于第三加速度来计算所计算出的偏移距离。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，车辆控制器可操作以执行自适应巡航控制算法。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，第一加速度和第二加速度指示目标车辆在车道内转向。
9.一种由处理器执行的方法，包括：
-响应于用户选择，从用户界面接收选择的偏移距离；
-控制车辆速度，使得保持主车辆和目标车辆之间的所选择的偏移距离；
-在第一时间检测主车辆与目标车辆之间的第一距离；
-在第二时间检测主车辆与目标车辆之间的第二距离；
-在第三时间检测主车辆与目标车辆之间的第三距离；
-响应于第一距离和第二距离来计算目标车辆的第一加速度；
-响应于第二距离和第三距离来计算目标车辆的第二加速度；
-将第一加速度和第二加速度与阈值加速度值进行比较并响应于第一加速度和第二加速度超过阈值加速度值而产生增加的偏移距离；和
-控制车辆速度，使得保持主车辆与目标车辆之间的增加的偏移距离。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所选择的偏移距离是对于自适应巡航控制算法的主车辆与目标车辆之间的跟随距离。
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