CN112193248A - 用于列队行驶系统的后备保护系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于配备有列队行驶系统的车辆的后备安全系统，所述后备安全系统被配置成：检测所述车辆的所述列队行驶系统的操作状态和功能故障，并且使用所述车辆的传感器系统检测所述车辆到前方行驶的车辆的距离。进一步地，在由所述列队行驶系统控制的所述车辆的车队行驶操作期间，在检测到所述列队行驶系统的功能故障的情况下，所述后备安全系统被配置成启动对所述车辆的制动，并且在所启动的制动期间取决于检测到的所述车辆到所述前方行驶的车辆的距离来调节所述车辆的制动加速度。

Description

用于列队行驶系统的后备保护系统
背景技术
本文描述了一种用于列队行驶系统的后备保护系统以及一种相关联的方法。
道路交通中的列队行驶描述的是，使用用于自主调节车辆之间的距离的特殊系统(所谓的列队行驶系统)来使多个车辆(例如，卡车)以较小的行车间距在队列中行驶。跟随领头车辆的车辆部分地或完全地由列队行驶系统控制，而无需车辆驾驶员的干预。在队列中行驶的车辆的列队行驶系统借助于无线电信号彼此通信(车辆间通信)，以便对车辆进行自主控制并协调对各个车辆的控制。这使得队列中的各个车辆可以以彼此非常靠近的距离行驶或在彼此不接触或不损坏的情况下非常靠近地一起行驶。
如果在这样的车队行驶操作期间，一个或多个机动车辆的列队行驶系统发生故障，则由于车辆之间的距离较近，因此会大大提高队列中的先前自主引导的车辆之间发生撞击或碰撞的风险。
自动紧急制动辅助(AEB系统)也会提高这种风险，这些自动紧急制动辅助通常安装在车辆(尤其是卡车)中，并且如果发现在行驶方向上到障碍物的距离小于最小距离(车辆驾驶员无法或只能部分地防止这种情况)，则这些自动紧急制动辅助会启动对车辆的紧急或完全制动。在队列中的一个或多个车辆中的列队行驶系统发生故障的情况下，由于在该时刻排成一队的车辆之间的距离非常近，因此可能会立即触发对车辆的这种完全制动。然而，对队列中的某一车辆的完全制动对于队列中的也以较近距离跟随正在制动的车辆的其他跟随车辆而言，代表了相当大的事故风险。
基本目的
尽管存在用于对排成一队行驶的车辆(特别是卡车)进行自主车辆控制的系统(列队行驶系统)，但仍需要一种改进的后备安全系统，该改进的后备安全系统在队列或车队中的一个或多个机动车辆的启用控制或列队行驶系统发生故障的情况下降低事故风险。
建议的解决方案
通过根据权利要求1所述的控制系统、根据权利要求4所述的车辆、以及根据权利要求8所述的方法来解决该技术目的。通过其他权利要求来限定有利实施例。
一种用于配备有列队行驶系统的车辆(特别是卡车)的后备安全系统被配置成：检测所述车辆的所述列队行驶系统的操作状态和功能故障，并且使用所述车辆的传感器系统检测所述车辆到前方行驶的车辆的距离。进一步地，在由所述列队行驶系统控制的所述车辆的车队行驶操作期间，在检测到所述列队行驶系统的功能故障的情况下，所述后备安全系统被配置成启动对所述车辆的制动，并且在所启动的制动期间取决于检测到的所述车辆到所述前方行驶的车辆的距离来连续地或不连续地调节所述车辆的制动加速度。
制动加速度在此是指车辆的负向加速度、或减慢、或减速。换句话说，可以这样描述：制动加速度是车辆的与车辆当前行驶方向相反的、导致车辆速度减小的加速度。
例如，后备安全系统可以被配置成最初以能够实现的最大制动加速度的25％制动车辆，并且取决于与前方行驶的车辆的进一步接近而将制动加速度逐步地增大至能够实现的最大制动加速度的100％。对制动加速度的适配(即，减小或增大)可以在预定的时间间隔(特别是一秒的时间间隔或10毫秒的时间间隔)结束时发生。在变体中，后备安全系统可以被配置成取决于检测到的车辆距前方行驶的车辆的距离，从预定数量的预定的制动加速度中选择要启动的制动加速度。例如，后备安全系统可以启动七种不同的预定义的制动加速度。
可选地，在检测到的列队行驶系统的功能故障的情况下，后备保护系统可以向车辆的驾驶员发起听觉和/或触觉和/或视觉警告信号，以引起他对列队行驶系统的故障的注意。
一旦到前方行驶的车辆的距离已经达到预定距离(例如，法定最小距离或法定最小距离的110％)，就可以通过后备安全系统终止对车辆的制动。然后，可以由车辆驾驶员和/或车辆的另一控制系统继续对车辆进行控制(特别是纵向控制)。如果在车辆的制动期间通过后备安全系统恢复了车辆的列队行驶系统的功能，则可以将对车辆的控制(特别是纵向控制)重新传输至列队行驶系统，并且可以终止通过后备安全系统对车辆的制动。
在此的优点首先在于，可以紧接着列队行驶系统发生故障之后对车辆进行制动，而也可以安装在车辆中的紧急制动辅助(AEBS高级紧急制动系统)将仅在到前方行驶的车辆的距离下降至小于绝对最小距离的情况下干预并自动制动本车辆。特别地，在列队行驶系统的功能故障对于队列中的车辆的驾驶员而言意外地发生的情况下，仍然可以通过采用后备安全系统来避免对完全制动的需要，从而降低本车辆和跟随的车辆两者发生事故的概率。
然而，另一优点在于，与特别突然地对本车辆进行完全制动相比，通过例如逐渐地或不连续地调节制动加速度能改善在队列或车队中以较短距离跟随的其他车辆的反应能力。
后备安全系统可以进一步被适配成在由列队行驶系统控制的车辆的车队行驶操作期间停用车辆的紧急制动辅助，并且/或者在由列队行驶系统控制的车辆的车队行驶操作期间，在检测到列队行驶系统的功能故障的情况下，如果检测到的车辆到前方行驶的车辆的距离超过预定距离，则启用紧急制动辅助。可选地除此之外(进而)，可以停用后备安全系统至少直到借助于列队行驶系统开始新的车队行驶操作为止。
在此的优点在于，常规的紧急制动辅助(AEBS)可以与后备安全系统并行地安装在车辆中，其中，可以避免系统的相互干扰或重叠利用。
可选地，所述后备安全系统可以在物理上与所述列队行驶系统分开实施。
进一步地，所述后备安全系统可以使用在物理上与所述列队行驶系统的能量供应装置分开的能量供应装置，例如，独立的电池电源。
在此的优点在于，导致列队行驶系统的能量供应装置发生故障的技术错误或情况不会同时影响后备安全系统，这确保了列队行驶系统的功能故障。
可以由后备安全系统例如通过后备安全系统连续地或准连续地进行监测的到车辆致动器的连续或准连续的控制信号的缺失来检测列队行驶系统的功能故障。换句话说，可以这样描述：后备安全系统可以将控制信号或者列队行驶系统规律地发出的控制信号的缺失解释为列队行驶系统的功能故障。进一步地，列队行驶系统被配置成检测列队行驶系统的操作状态，例如，列队行驶系统当前是否被启用或列队行驶系统当前是否被停用。
一种车辆，包括：列队行驶系统，所述列队行驶系统被配置成控制所述车辆的自主车队行驶操作；传感器系统，所述传感器系统被配置成确定所述车辆到前方行驶的车辆的距离；以及后备安全系统，所述后备安全系统被配置成检测所述列队行驶系统的操作状态和功能故障，并且检测由传感器系统确定的所述车辆到所述前方行驶的车辆的距离。在这种情况下，后备安全系统被配置成：在由列队行驶系统控制的车辆的车队行驶操作期间，在检测到列队行驶系统的功能故障的情况下，启动对车辆的制动；并且取决于检测到的车辆到前方行驶的车辆的距离来连续地或不连续地调节车辆的制动加速度。
例如，所述传感器系统可以包括相机传感器和/或雷达传感器。
传感器系统(在一个变体中也可以由单个传感器形成)的各个传感器可以仅被指配给后备安全系统以供唯一利用，或者向多个车辆控制系统提供检测数据。例如，也安装在车辆中的后备安全系统和紧急制动辅助(AEBS)可以使用常见的传感器，其中，后备安全系统和紧急制动辅助两者可以在不影响传感器功能的情况下暂时地被停用。
在变体中，车辆可以进一步包括紧急制动辅助，所述紧急制动辅助被配置成如果车辆距前方行驶的车辆的距离下降到小于预定距离，则启动对所述车辆的紧急制动，其中，在所启动的紧急制动期间，所述车辆的制动加速度对应于所述车辆能够实现的最大制动加速度。
后备安全系统可以被配置成在由列队行驶系统控制的车辆的车队行驶操作期间停用紧急制动辅助。进一步地，所述后备安全系统可以被配置成：在由所述列队行驶系统控制的所述车辆的车队行驶操作期间，在检测到所述列队行驶系统的功能故障的情况下，如果检测到的所述车辆到所述前方行驶车辆的距离超过预定距离，则启用所述紧急制动辅助。
所述后备安全系统可以在物理上与所述列队行驶系统分开实施。进一步地，所述后备安全系统可以具有在物理上与所述列队行驶系统的能量供应装置分开的能量供应装置，例如，独立的电池电源。
一种用于在列队行驶系统的功能故障的情况下，对在由所述列队行驶系统控制的自主车队行驶操作下行驶的车辆进行制动的方法，所述方法包括以下步骤：
-使用后备安全系统来检测所述列队行驶系统的功能故障；
-使用所述车辆的传感器系统来确定所述车辆到前方行驶的车辆的距离；
-通过所述后备安全系统来启动对所述车辆的制动，其中，所述后备安全系统取决于检测到的所述车辆到所述前方行驶的车辆的距离来连续地或不连续地调节所述车辆的制动加速度。
可选地，所述方法可以进一步包括以下步骤中的至少一个步骤：
-在由所述列队行驶系统控制的所述车辆的车队行驶操作期间，停用所述车辆的紧急制动辅助之一；
-在检测到所述列队行驶系统的功能故障之后，如果检测到的所述车辆到所述前方行驶的车辆的距离超过预定距离，则启用所述车辆的紧急制动辅助。
附图说明
其他目的、特征、优点和应用由对参考相应附图的非限制性实施例的以下描述得出。由此，所有描述和/或图示地描绘的特征单独地或以任何组合地示出在此公开的目的，这也与其在权利要求书中的分组或其后向关联无关。附图中所示的部件的尺寸和比例明显未按比例绘制。
图1示意性地示出了由列队行驶系统控制的车辆队列或车辆车队的示例。
图2示意性地示出了车辆中不同的控制系统的设计和交互的示例。
图3定性地示出了使用后备安全系统的车辆制动的不连续序列与使用紧急制动系统的车辆制动过程的比较。
具体实施方式
在附图中，以相同的附图标记来标记同等或相同且等效的部件和特征。在某些情况下，为了清楚起见，在附图中已经省略了各个特征和部件的附图标记，但是在其他附图中已经提供过带有附图标记的这些特征和部件。未再关于另外的附图描述的部件和特征在其形式和功能上类似于根据其他附图的相应的部件和特征。
图1示出了在道路S上以行驶方向F移动的卡车10、20、30的队列的示例，其中，这些卡车每个都由列队行驶系统自主控制。卡车10、20、30的各个列队行驶系统经由在列队行驶系统之间建立的无线电数据连接K1、K2彼此通信。取决于列队行驶系统的变体，在相应的列队行驶系统之间可以存在串行连接，并且/或者可以建立公共无线电网络，该公共无线电网络允许多个列队行驶系统彼此交换数据而无需绑定列队行驶系统的串行赋值。
在所示的示例中，在列队行驶系统的操作期间或在由列队行驶系统控制队列或车队行驶操作期间，卡车10、20、30间隔开距离D。在图1中所示的行驶情况下，距离D对应于自主控制的卡车10、20、30之一在五百毫秒内行进的距离。
进一步地，图1中所示的卡车10、20、30各自具有传感器系统，该传感器系统可选地具有光学检测传感器和雷达传感器，这些传感器被配置成检测在其本车前方的检测区域12、22、32中的、前方行驶的车辆，并且确定到在该前方行驶的车辆的距离，在所示的示例中，该距离对应于距离D。所示的卡车10、20、30的相应的传感器系统分别将检测到的距离数据提供给相应的卡车的列队行驶系统和后备安全系统。
图2示意性地并且借助于示例示出了卡车10、20、30中存在的控制系统和传感器以及其用于形成车辆控制100的交互。
在所示的示例中，传感器系统SS包括光学检测相机传感器KS和雷达传感器RS，这些传感器中的每个传感器均确定到前方行驶的车辆的距离，其中，该传感器系统SS将借助于相机传感器和雷达传感器确定的距离的平均值提供给相应车辆的系统。该传感器系统SS将通过传感器确定的车辆的距离的平均值提供给列队行驶系统PS、后备安全系统PSS(列队行驶安全系统)、以及可选地可用的紧急制动辅助AEBS(高级紧急制动系统)。在其他实施例中，也可以实施多个传感器系统，这些传感器系统中的每个传感器系统均将距离数据提供给列队行驶系统PS、后备安全系统PSS、以及可选地可用的紧急制动辅助AEBS，从而允许这些系统彼此独立地操作(甚至在单个传感器系统发生故障的情况下)。
在所示的示例中在物理和逻辑两者上都与列队行驶系统PS分开实施的后备安全系统PSS会监测列队行驶系统PS的功能。如果后备安全系统PSS检测到列队行驶系统PS的功能故障，则所示的示例中的后备安全系统PSS会立即通过增加到前方行驶的车辆的距离或范围并且建立距该车辆的足够的安全距离来启动对相应卡车10、20、30的制动。制动加速度或减速度的范围由后备安全系统PSS使用由传感器系统SS检测到的实际当前距离D来进行调节。取决于要制动的车辆在启动制动过程期间是进一步朝向前方行驶的车辆移动还是移动远离该车辆，后备安全系统PSS逐步地调节车辆的制动加速度。车辆之间的距离增大会导致制动加速度减小，并且车辆之间的距离减小会导致制动加速度增大。后备安全系统PSS会不连续地在预定义的时间间隔结束时调整要实现的制动加速度。
该时间间隔的持续时间取决于后备安全系统PSS的特定实施例，该特定实施例取决于要控制的车辆类型(卡车、汽车等)。相应的时间间隔可以持续例如一秒、500毫秒、100毫秒、50毫秒或10毫秒。
进一步地，图2示出了安装在相应的卡车10、20、30中的可选的常规紧急制动辅助AEBS。如果紧急制动辅助被安装在卡车中，则在列队行驶或车队行驶操作期间停用该紧急制动辅助，以便避免由于在相应的列队行驶系统PS将卡车10、20、30的列队行驶或车队行驶操作期间车辆之间的距离控制为较小而导致紧急制动辅助AEBS意外触发紧急制动、以及所产生的以较小距离跟随的卡车的碰撞风险。然而，后备安全系统PSS被配置成一旦在检测到列队行驶系统PS的功能故障之后建立了本卡车与前方行驶的卡车之间的足够的安全距离(例如法定最小距离的110％的距离)，就启用在列队行驶或车队行驶操作中被停用的可选的紧急制动辅助AEBS。这意味着，如果传感器系统SS检测到已经超过预定距离，则后备安全系统PSS可以启用可选的紧急制动辅助AEBS。可替代地，如果后备安全系统PSS检测到先前检测到的列队行驶系统的功能故障终止，则后备安全系统PSS也可以将对卡车的(纵向)控制转移回到列队行驶系统PS。如果后备安全系统PSS检测到已经通过制动建立了到前方行驶的卡车的足够的安全距离和/或列队行驶系统PS的功能故障已经终止，则后备安全系统PSS使得对卡车的制动的终止。可以借助于视觉和/或听觉和/或触觉信号来通知卡车驾驶员后备安全系统PSS终止了制动。
图3示出了车辆的制动加速度的定性过程的示例，在各自情况下通过常规的制动辅助AEBS和后备安全系统PSS对该车辆进行制动。与常规的制动辅助AEBS相比，借助于后备安全系统PSS来对车辆进行自主制动在相对较远的车辆距离处就已经开始，其中，制动加速度被不连续地调节(这取决于要制动的车辆距前方行驶的车辆的距离)。相比之下，常规的紧急制动辅助AEBS被配置成仅在紧接着与前方行驶的车辆或障碍物的预期碰撞之前与车辆驾驶员无关地启动紧急制动，其中，在这种情况下，紧急制动辅助会相反地立即以可能的最大制动加速度来启动紧急制动。
因此，在列队行驶或车队行驶操作的特定行驶情况下或紧接着解散列队行驶或车队行驶操作之前的行驶情况下，借助于后备安全系统PSS而不是紧急制动辅助AEBS(该后备安全系统和该紧急制动辅助也可以存在于同一车辆中)来制动车辆是有利的，因为首先可以通过相对较早地启动制动来降低与前方行驶的车辆碰撞的风险，并且其次不连续地调节制动过程还可以降低在这种行驶情况下队列中以较短距离跟随的车辆的碰撞的风险。
应当理解，上述实施例并不是穷举性的，并且不限制在此公开的目的。特别地，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不偏离在此公开的目的的情况下以任何方式组合所描述的特征和/或省略各种特征。

Claims (12)

1.一种用于配备有列队行驶系统(PS)的车辆(10，20，30)的后备安全系统(PSS)，所述后备安全系统被配置成：
检测所述车辆(10，20，30)的所述列队行驶系统(PS)的操作状态和功能故障，
使用所述车辆(10，20，30)的传感器系统(SS)来检测所述车辆(10、20、30)到前方行驶的车辆的距离(D)，
在由所述列队行驶系统(PS)控制的所述车辆的车队行驶操作期间，在检测到所述列队行驶系统(PS)的功能故障的情况下，使得所述车辆(10，20，30)进行制动，并且
在所引起的制动期间，取决于检测到的所述车辆(10，20，30)到所述前方行驶的车辆的距离(D)来调节所述车辆的制动加速度。
2.根据权利要求1所述的后备安全系统(PSS)，其中，所述后备安全系统(PSS)进一步被配置成：
在由所述列队行驶系统(PS)控制的所述车辆(10，20，30)的车队行驶操作期间，停用所述车辆(10，20，30)的紧急制动辅助(AEBS)，并且/或者
在由所述列队行驶系统(PS)控制的所述车辆(10，20，30)的车队行驶操作期间，在检测到所述列队行驶系统(PS)的功能故障的情况下，如果检测到的所述车辆(10，20，30)到所述前面行驶的车辆的距离(D)超过预定距离，则启用所述车辆(10，20，30)的紧急制动辅助(AEBS)。
3.根据权利要求1所述的后备安全系统(PSS)，其中，
所述后备安全系统(PSS)在物理上与所述列队行驶系统(PS)分开实施，并且/或者
所述后备安全系统(PSS)使用在物理上与所述列队行驶系统(PS)的能量供应装置分开的能量供应装置。
4.根据权利要求2所述的后备安全系统(PSS)，其中，
所述后备安全系统(PSS)在物理上与所述列队行驶系统(PS)分开实施，并且/或者
所述后备安全系统(PSS)使用在物理上与所述列队行驶系统(PS)的能量供应装置分开的能量供应装置。
5.一种车辆，所述车辆具有：
列队行驶系统(PS)，所述列队行驶系统被配置成控制所述车辆的自主车队行驶操作；
传感器系统(SS)，所述传感器系统被配置成确定所述车辆到前方行驶的车辆的距离(D)；
后备安全系统(PSS)，所述后备安全系统被配置成检测所述列队行驶系统(PS)的操作状态和功能故障，并且检测如由所述传感器系统(SS)确定的、所述车辆到所述前方行驶的车辆的距离(D)，其中，
所述后备安全系统(PSS)进一步被配置成在由所述列队行驶系统(PS)控制的所述车辆的车队行驶操作期间，在检测到所述列队行驶系统(PS)的功能故障的情况下，启动对所述车辆的制动，并且
取决于检测到的所述车辆到所述前方行驶的车辆的距离(D)来调节所述车辆的制动加速度。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中，
所述传感器系统(SS)包括相机传感器(KS)和/或雷达传感器(RS)。
7.根据权利要求5所述的车辆，进一步包括：
紧急制动辅助(AEBS)，所述紧急制动辅助被配置成如果所述车辆距前方行驶的车辆的距离下降到小于预定距离，则启动对所述车辆的紧急制动，其中，
在所启动的紧急制动期间，所述车辆的制动加速度对应于能够由所述车辆实现的最大制动加速度。
8.据权利要求6所述的车辆，进一步包括：
紧急制动辅助(AEBS)，所述紧急制动辅助被配置成如果所述车辆距前方行驶的车辆的距离下降到小于预定距离，则启动对所述车辆的紧急制动，其中，
在所启动的紧急制动期间，所述车辆的制动加速度对应于能够由所述车辆实现的最大制动加速度。
9.根据权利要求7或8所述的车辆，其中，所述后备安全系统(PSS)进一步被配置成：
在由所述列队行驶系统(PS)控制的所述车辆的车队行驶操作期间，停用所述紧急制动辅助(AEBS)，并且/或者
在由所述列队行驶系统(PS)控制的所述车辆的车队行驶操作期间，在检测到所述列队行驶系统(PS)的功能故障的情况下，如果检测到的所述车辆到所述前方行驶的车辆的距离(D)超过预定距离，则启用所述紧急制动辅助(AEBS)。
10.根据权利要求7中任一项所述的车辆，其中，
所述后备安全系统(PSS)在物理上与所述列队行驶系统(PS)分开实施，并且/或者
所述后备安全系统(PSS)具有在物理上与所述列队行驶系统(PS)的能量供应装置分开的能量供应装置。
11.一种用于在列队行驶系统(PS)的功能故障的情况下，对在由所述列队行驶系统(PS)控制的自主车队操作下行驶的车辆(10，20，30)进行制动的方法，所述方法具有以下步骤：
-使用后备安全系统(PSS)来检测所述列队行驶系统(PS)的功能故障；
-使用所述车辆(10，20，30)的传感器系统(SS)来确定所述车辆(10，20，30)到前方行驶的车辆的距离(D)；
-通过所述后备安全系统(PSS)来启动对所述车辆(10，20，30)的制动，其中，所述后备安全系统(PSS)取决于检测到的所述车辆(10，20，30)到所述前方行驶的车辆的距离(D)来调节所述车辆(10，20，30)的制动加速度。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤中的至少一个步骤：
-在由所述列队行驶系统(PS)控制的所述车辆(10，20，30)的车队行驶操作期间，停用所述车辆(10，20，30)的紧急制动辅助(AEBS)；
-在检测到所述列队行驶系统(PS)的功能故障之后，如果检测到的所述车辆(10，20，30)到所述前方行驶的车辆的距离(D)超过预定距离，则启用所述车辆(10，20，30)的紧急制动辅助(AEBS)。
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