CN113104009A - 用于运行至少部分自动化的移动平台的方法 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于运行至少部分自动化的移动平台的方法，该移动平台具有至少一定数量的车轮、制动系统以及生成平台的加速度值的加速度传感器，制动系统借助保持力与车轮相互作用，使得该平台选择性地固定在一位置中，并且所述车轮分别具有旋转角传感器，该旋转角传感器根据相应车轮的旋转位置生成信号脉冲，该方法具有以下步骤：根据调节梯度的初始值减小所述数量的所固定的车轮的初始保持力；一旦车轮中的一个的旋转角传感器已经生成第一信号脉冲，则根据加速度值调节该调节梯度；一旦所述数量的车轮中的多个另外的车轮的旋转角传感器已生成信号脉冲，则根据固定梯度增加所述车轮中的至少一个的保持力，以便借助至少一个车轮固定平台。

Description

用于运行至少部分自动化的移动平台的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行至少部分自动化的移动平台的方法、一种设备、一种计算机程序和一种机器可读的存储介质。
背景技术
在当今的机动车或至少部分自动化的移动平台中，越来越多地使用能够实现部分自主或完全自主的行驶运行的驾驶功能，通过所述行驶运行旨在减轻机动车的驾驶员的负担。因此，例如已知部分自主或完全自主地执行泊车过程的泊车辅助装置。
这种功能经常使用规划方案和调节器方案，这些规划方案和调节器方案主要使用速度信号和加速度信号作为基础，这些速度信号和加速度信号例如借助分配给车轮的转速传感器来求取。这种转速传感器通常针对车轮的每转提供预给定数量的信号脉冲，其中，所述信号脉冲均匀地分布在车轮的圆周上或者说车轮的整转上。因此，车轮圆周上的两个相邻信号脉冲之间的距离例如为1至5cm。这表示对于行驶中的车辆而言的最小可测量距离。
对于低速范围内的驾驶功能，特别是对于完全自动化的泊车功能和操作功能，难以由转速传感器以所需质量推导出速度信号和/或加速度信号，因为能够检测到的信号脉冲的数量很少。例如，如果要根据转速传感器的信号脉冲确定行驶速度，则仅当所经过的路段已经如此之大而使得例如在泊车过程中已必须采取制动过程时，才能够获得可靠的速度值。由此可能导致驶过实际的目标点。
发明内容
有利的是，仅执行移动平台的唯一的、可再现的且全自动的运动，在该运动情况下由平台实施最小的可控运动。这种小的运动也可以通过迭代的实施来定义短的路段。
本发明公开一种用于运行至少部分自动化的移动平台的方法、一种用于操控移动平台的方法、一种设备、一种计算机程序以及一种机器可读的存储介质。有利的构型在下述说明书中描述。
在本发明的整个说明书中，方法步骤的顺序被示出为使得该方法是易于理解的。然而，本领域技术人员将认识到，方法步骤中的多个也能够以其他顺序执行并且导致相同的或相应的结果。在此意义上，可以相应地改变方法步骤的顺序。一些特征设有计数词，以便改善可读性或使分配更加明确，但是这并不意味着存在确定的特征。
本发明基于以下认知：将制动力从高水平逐渐降低到低水平有助于例如借助不同车轮的旋转角传感器的信号脉冲来识别移动平台的小的运动，以便然后立即再次提高制动力。在此可以使用加速度传感器的信号来提高运动的稳定性和准确性。
根据一方面，提出一种用于运行至少部分自动化的移动平台的方法，在该平台上作用有加速力，并且该平台具有至少一定数量的车轮、制动系统和加速度传感器，该加速度传感器生成平台的加速度值，其中，制动系统借助保持力与至少一定数量的车轮如此相互作用，使得该平台选择性地固定在一位置中，并且一定数量的车轮分别具有旋转角传感器，该旋转角传感器根据相应的车轮的旋转位置生成信号脉冲。其中，在该方法的一个步骤中，根据调节梯度的初始值来减小一定数量的所固定的车轮的初始保持力。在另一步骤中，一旦车轮中的一个车轮的旋转角传感器已经生成第一信号脉冲，则根据加速度值来调节所述调节梯度。在另一步骤中，一旦一定数量的车轮中的多个另外的车轮的相应的旋转角传感器已经生成信号脉冲，则根据固定梯度增加车轮中的至少一个车轮的保持力，以便借助至少一个车轮来固定平台。
在此，加速力不仅可以由重力引起(例如在下坡力的情况下)，而且可以由移动平台的驱动系统引起。车轮(制动系统作用到所述车轮上并且所述车轮分别配备有旋转角传感器)的数量可以根据移动平台和该方法的使用形式而不同。该数量可以包括一个、两个、三个、四个或更大数量的车轮。加速度传感器的确定的加速度值可以由至少两个分量组成，其中，第一分量归因于重力，第二分量归因于移动平台的动态加速度。在此，借助动态分量来执行加速度的调节。在该方法开始时，通过制动系统的足够高的保持力来将移动平台固定在一位置中。通常，在该方法结束之后，也将该足够高的保持力加载到制动系统上，以便将移动平台固定在新的位置中。旋转角传感器通常用于确定移动平台的速度，其中，例如确定每单位时间的信号脉冲的数量。在该方法中，在该方法本身中分析处理各个信号脉冲。直到以固定梯度增加保持力为止必须探测到的或者说生成的信号脉冲的数量可以匹配于对系统的再现性或鲁棒性的要求，并且所述脉冲数量可以包括例如两个或三个或四个或更多数量的信号脉冲。
移动平台可以理解为至少部分自动化的移动系统和/或车辆的驾驶员辅助系统。一个示例可以是至少部分自动化的车辆或具有驾驶员辅助系统的车辆。在此这意味着，就至少部分自动化的功能而言，至少部分自动化的系统包括移动平台，但是移动平台还包括车辆和其他移动机器(包括驾驶员辅助系统)。移动平台的其他示例可以是具有多个传感器的驾驶员辅助系统、移动式多传感器机器人(例如机器人吸尘器或割草机)、多传感器监测系统、制造机器、个人助手、短驳车、机器人出租车、船舶、飞机、商用车或访问控制系统。这些系统中的每个都可以是完全或部分自动化的系统。
有利地，借助该方法可以借助该移动平台以可再现的方式驶过特别短的距离。并且如果迭代地执行该方法，则也可以驶过该特别短距离的多倍。
根据一方面提出，根据加速度值与加速度目标值的偏差来调节调节梯度。通过借助保持力的梯度来调节加速度值，可以接近最小保持力，该最小保持力恰好使得制动系统与车轮如此相互作用，使得由于车轮的旋转而经过最小距离。
根据一方面提出，加速度目标值取决于多个信号脉冲，所述多个信号脉冲已经由一定数量的车轮中的不同车轮的相应旋转角传感器生成。
由此实现更加鲁棒且更加可靠的调节，因为进一步减小最大允许的加速度。在此应该注意，在这种接近情况下，梯度也可以变为正。
根据一方面提出，从起始保持力开始，在两个彼此相继的时间间隔内分别以保持力的不同梯度减小保持力，以便设定制动系统的初始保持力。由此实现保持力的谨慎接近，在这种接近情况下车轮能够旋转。
根据一方面提出，两个彼此相继的时间间隔中的第一时间间隔的梯度具有比第二时间间隔的梯度更大的量值。由此实现，该方法可以更快地运行，因为保持力更快地减小到能够实现车轮旋转的值。这意味着，不调节前两个梯度以加速该方法。
根据一方面提出，作用到平台上的加速力是重力或由平台的驱动系统引起的力。
根据一方面提出，该方法附加地在一个步骤中提供以下力：在将一定数量的固定车轮的初始保持力减小之前，该力通过平台的驱动系统作用到该平台上，以便至少补偿作用到该平台上的重力。在另一附加步骤中，在作用到至少一个车轮上的保持力的增加过程中，一旦所述保持力足够大以将平台固定在一位置中，则减小驱动系统的力。
根据一方面提出，迭代地实施先前所示出的方法中的一个，直至已经借助所述平台经过了期望的距离。为此，按照以下方式修改增加保持力的步骤：根据固定梯度，将至少一定数量的车轮的保持力增加至中间保持力，该中间保持力处于最小保持力与一保持力之间，并且固定所述平台。然后，以减小初始保持力的步骤继续先前所述的方法，其中，在该方法的迭代实施中，初始保持力等于中间保持力。通过迭代地执行该方法，可以驶过所定义的短的距离，该距离是最短可再现距离的多倍。
根据一方面提出，基于加速度值提供用于操控至少部分自动化的移动平台的控制信号；和/或，基于加速度值提供用于警告至少部分自动化的移动平台的乘员的警告信号。
关于特征“基于加速度值提供控制信号”，应广义地理解术语“基于”。这应如此理解，将加速度值考虑用于控制信号的任何确定或计算，其中，这不排除也还将其他输入参量考虑用于控制信号的确定。按照意义地，相同情况适用于警告信号的提供。
说明一种设备，该设备设置用于执行上述方法中的一个。借助这种设备可以轻松地将该方法集成到不同系统中。
说明一种计算机程序，该计算机程序包括指令，当通过计算机实施该程序时，该指令促使该计算机实施上述方法中的一个。这种计算机程序使得所描述的方法能够在不同系统中使用。
说明一种机器可读的存储介质，在该机器可读的存储介质上存储有上述计算机程序。
附图说明
参考图1至4示出本发明的实施例，并且在下文中进一步阐述。附图示出：
图1在一个实施例中示出保持力、加速度和信号脉冲的时间变化过程；
图2在另一实施例中示出保持力、加速度、平台上的力和信号脉冲的时间变化过程；
图3示出该方法的数据流图；
图4在一个实施例中示出保持力、加速度、平台上的力和信号脉冲的时间变化过程，在该实施例中，紧接着的是相应于该方法的迭代执行的另一方法流程。
具体实施方式
图1在该方法的一个实施例中示意性地示出保持力110、加速度120和旋转角传感器的信号脉冲130的时间变化过程。
在第一时间范围111中，要求根据所描述的方法110实施单个冲击运动。在此，可实施所述方法的精度取决于旋转角传感器(英：wheel speed sensor，轮速传感器；WSS)的实施方案、尤其通过旋转角传感器的数量而取决于旋转角传感器的实施方案。在这种初始状态下，将制动系统的起作用的保持力117a视为足够强，以便例如液压地将车辆或移动平台保持在静止状态中、即固定在一位置中。保持力117a可以称为起始保持力或者根据另一实施例称为初始保持力。制动系统的保持力的这种水平117a称为高水平，并且按照以下图示，这种水平可以是用于计算该方法110的保持力115的其他水平的基础。因此，在方法110中假设：在方法110开始时，移动平台由于与车轮相互作用的制动系统的足够保持力115而被固定在一位置中。
替代地还可能的是，在方法110开始时将保持力115或制动力提高到如下保持力115上：该保持力例如可以由对车辆质量和地形坡度的考虑(例如通过使用加速度传感器)推导出。在该方法的时间范围112中，借助三个不同的、基本上为负的梯度115a、115b、115c来降低保持力115的减小，直至例如探测到来自三个不同车轮的三个信号脉冲131、132、133、134。
第一梯度115a在时间间隔ta内从保持力115的高水平117a转变为中高水平117b。第二梯度115b在时间间隔tb内从制动系统的保持力115的中高水平117b转变为中低水平117c。如此确定第三梯度115c，使得第三梯度在时间间隔tc内从保持力115的中低水平117c转变为低水平117d。
例如，可以通过以下公式推导出梯度，在此，FCurrent是当前保持力的值：
Figure BDA0002888975830000061
Figure BDA0002888975830000062
Figure BDA0002888975830000063
Figure BDA0002888975830000064
Figure BDA0002888975830000065
在此，第一梯度115a和第二梯度115b是恒定的。通过从加速度传感器获得加速度值126的控制操作，根据梯度115c的所计算的初始值(即调节梯度的初始值)不断重新计算调节梯度115c的值。在下文中对此进行更准确的解释。
一旦降低的保持力115降低到低于中低水平117c，则可以激活加速控制逻辑，该加速控制逻辑根据加速度传感器的加速度值126，从具有梯度115c的初始值的初始保持力开始减小第三调节梯度115c。第三梯度115c(即调节梯度115c)的这种调节可以从以下时刻开始进行：从该时刻起，车轮中的一个车轮的旋转角传感器中的一个已经生成第一信号脉冲131、132、133、134。
如果车轮在低于制动系统的保持力115的中低水平117c的情况下开始运动，则车辆的位置和速度均等于零。因此在物理上来看，如果加速度a是恒定的，则可以在时间T内达到距离d。适用的是：
Figure BDA0002888975830000071
例如，该方法中的加速度的目标值可以为aTar＝0.1m/s2(d＝0.0025m，T＝0.5s)。
在此必须考虑到，根据移动平台所处的地形，下坡加速度附加地作用在加速度传感器上。这意味着，由加速度传感器探测到的加速度a 126由第一项122和第二项(或者说量值)组成，该第一项取决于移动平台的运动方向上的坡度，该第二项或者说量值取决于移动平台的动态运动。这意味着，可以根据加速度a 126的偏移值122来考虑与地形特性相关的(即与移动平台所处的地形的坡度)相关的加速度贡献，并且例如可以在移动平台的静止状态中确定该加速度贡献。
在该方法期间，应根据加速度a 126的先前定义的目标值124来调节该第二项。通过当前动态加速度变化除以期望加速度得到的比例来对调节梯度115c进行加权和调节。
替代地，可以将加速度的目标值124匹配于所探测的来自不同车轮的信号脉冲131、132、133、134的数量，使得在该方法中根据以下公式将目标加速度ATar124(也称为加速度目标值)减小，其中，Wcurr是到那时为止所探测到的信号脉冲的数量，该数量借助可能的信号脉冲的数量WTicks进行归一化：
Figure BDA0002888975830000072
Figure BDA0002888975830000073
其中Acurr是当前测量的加速度126。AStart是在该方法开始时的加速度126，并且ASteigung是由于重力而作用在行驶方向上的下坡加速度。
因此，在方法110期间，根据不同车轮的目前所探测到的信号脉冲131、132、133、134的数量Wcurr，如此匹配保持力115，使得移动平台的加速度的目标值ATar124在该方法110中降低。为此，方法110例如可以进一步提高保持力115，直至已经探测到定义数量的信号脉冲131、132、133、134。例如，数量WTick可以等于4个信号脉冲131、132、133、134，并且例如可以将针对加速度的目标值ATar124的时间T置于等于tc。
例如，一旦探测到第三信号脉冲131、132、133、134，该方法110就可以设置，以第四梯度115d(也可以称为固定梯度)提高保持力115，以便借助至少一个车轮将平台再次固定。在此，可以将保持力115以第四梯度115d的增加保持如此长，直至再次达到初始的高水平117a。因此，在方法110结束之后，移动平台将按照原始状态再次被固定。
图2还在方法210的另一实施例中示意性地示出保持力215、加速度226和信号脉冲231、232、233、234的时间变化过程，其中，附加地将力236施加到平台上，该力由移动平台的驱动单元生成。
在第一时间间隔211中生成以下要求：根据上述方法实施单个冲击运动(Stoβbewegung)。在此，初始状态相应于图1的实施例，并且因此制动系统的保持力215在高水平217a上。
附加地，在该实施例210中，例如由于与移动平台的所规划的运动方向相反的坡度，在准备步骤211期间向移动平台的驱动系统要求反作用力236，该反作用力作用到车轮中的至少一个上，并且在时间间隔t2中相应于变化过程237建立。该反作用力236的期望值取决于车辆质量并且取决于地形相对于移动平台的运动方向的倾斜度。
建立反作用力236的步骤应在时间间隔t2内建立，但是也可以在达到目标值237的一定百分比(例如90％)时就启用该方法的下一步骤。在随后的时间间隔212中，以三个不同的梯度215a至c减小保持力215，这相应于如关于图1已经描述的方法。在探测到第三信号脉冲231、232、233、234之后以正梯度215d(该正梯度从保持力215的当前水平开始)增加216保持力215期间，在达到或超过中高水平217b时，将驱动单元的反作用力236减小到例如一半。出于安全原因，可以继续以正梯度215d将保持力215增加到非常高的水平，以便例如在具有大坡度的地形情况下可靠地避免移动平台回退(zurückrollen)。仅当在时间范围tf内反作用力236已经减小到非常低的值时，制动设备的保持力215才可以例如以梯度215g再次减小到高水平217a。在此，时间t'f应小于tf，使得在根据本实施例的方法结束之后，移动平台被再次固定在新的位置中。
图3示意性地示出方法110、210、410的实施例的流程图。在步骤S1中，移动平台处于初始状态。移动平台借助保持力115、215、415的高水平固定在其位置中。在步骤S2中要求执行该方法，即要求执行具有最小可确定距离d的移动平台的唯一可再现运动，该最小可确定距离尤其取决于所使用的旋转角传感器的准确性。在步骤S3中，检查移动平台是否打算上坡行驶。如果打算这样做，则在预激活步骤中激活驱动单元，以提供取决于坡度和质量的反作用力236。
在进一步执行该方法之前，在步骤S5中检查一定百分比(例如90％)的所要求的反作用力是否存在于车轮处，或者检查是否经过一定时间间隔。如果已经完成步骤S5或者如果移动平台不打算上坡行驶，则接下来进行步骤S6，在该步骤中探测移动平台是否已经置于运动中。为此，在第一时间间隔内将作用在一定数量的车轮上的制动系统的保持力115、215、415从高水平减小到中高水平，在另一时间间隔内从中高水平减小到中低水平。并且在另一步骤中，在另一时间间隔内从中低水平降低到低水平，并激活加速调节逻辑。
在步骤S7中，检查并等待是否已经探测到来自不同车轮的三个信号脉冲131、132、133、134。一旦已经探测到三个信号脉冲131、132、133、134，就可以查询移动平台是否正在上坡行驶。在移动平台上坡行驶的情况下，执行第一方法步骤S9以阻止移动平台回退。为此，以正梯度将保持力增加到保持力的非常高水平，并且在该增加期间，一旦保持力大于中高水平，就将反作用力236减小到例如该值的一半。在方法步骤S9之后进行另一方法步骤S10，在该方法步骤中，在经过安全间隔之后，将反作用力从非常高水平减小到高水平，因为现在不再需要该反作用力。如果移动平台不是在上坡行驶，则在步骤S8之后进行步骤S11，在该步骤中，仅将保持力增加到高水平。接下来，在该方法的迭代执行中，可以在步骤S10和步骤S11之后进行步骤S1。
图4在方法410的另一实施例中示意性地示出保持力415、加速度426和信号脉冲431、432、433、434的时间变化过程，其中，紧接着的是相应于该方法的迭代执行的另一方法流程。借助该方法的方法步骤的这种多次迭代执行，可以由移动平台行驶最小可确定路段d的相应的多倍距离nd。
换句话说，可以如此实施所谓的“爬行模式”，该爬行模式实施双重“轻推(Nudge)”运动。
移动平台的初始情况和直到探测到第三信号脉冲的方法步骤均保持不变。
在已经探测到来自三个不同车轮的三个信号脉冲431、432、433、434之后，将保持力415从当前的制动力水平提升到中高水平417b。然后，将移动平台视为处于静止状态，并且可以将该移动平台保持在保持力415的相同水平上，以便使加速度426返回到其初始值。
然后再次进行逐渐减小的方法步骤413b，然而，该方法步骤从中高水平417b开始。在使用第二梯度415b的情况下减小制动系统的保持力415，然后通过第三梯度415c借助加速控制逻辑来确定该保持力。
方法步骤的从中高水平417b开始的内部序列的n-1次执行确保n次最短距离d的行驶，该行驶在最后一个步骤中结束，在结束操作时，通过提高制动力来将保持力增加到高水平。
方法110、210、300、410的变量的典型值：
Figure BDA0002888975830000101
Figure BDA0002888975830000111

Claims (12)

1.一种用于运行至少部分自动化的移动平台的方法(110，210，300，410)，加速力作用到所述移动平台上，并且所述移动平台具有至少一定数量的车轮、制动系统和加速度传感器，所述加速度传感器生成所述平台的加速度值(126)，其中，所述制动系统借助保持力(115，215，415)与至少所述数量的车轮如此相互作用，使得所述平台选择性地固定在一位置中，并且所述数量的车轮分别具有旋转角传感器，所述旋转角传感器根据相应的车轮的旋转位置生成信号脉冲(131，132，133，134)，所述方法具有以下步骤：
根据调节梯度的初始值(115c，215c，415c)减小所述数量的所固定的车轮的初始保持力(117a，217a，417a)；
一旦所述车轮中的一个车轮的旋转角传感器已经生成第一信号脉冲(131，132，133，134)，则根据所述加速度值(126，226，426)调节所述调节梯度(115c，215c，415c)；
一旦所述数量的车轮中的多个另外的车轮的相应的旋转角传感器已经生成信号脉冲(131，132，133，134)，则根据固定梯度(115d，215d，415d)增加所述车轮中的至少一个车轮的保持力(115，215，415)，以便借助至少一个车轮来固定所述平台。
2.根据权利要求1所述的方法(110，210，300，410)，其中，根据所述加速度值(126，226，426)与加速度目标值(124，224，424)的偏差来调节所述调节梯度(115c，215c，415c)。
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法(110，210，300，410)，其中，所述加速度目标值(124，224，424)取决于多个信号脉冲(131，132，133，134)，所述多个信号脉冲已经由所述数量的车轮中的不同车轮的相应的旋转角传感器生成。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法(110，210，300，410)，其中，从起始保持力(117a，217a，417a)开始，在两个彼此相继的时间间隔(ta，tb)内分别以所述保持力的不同梯度(115a，115b，215a，215b，415a，415b)减小所述保持力(115，215，415)，以便设定所述制动系统的初始保持力(117a，217a，417a)。
5.根据权利要求4所述的方法(110，210，300，410)，其中，所述两个彼此相继的时间间隔(ta，tb)中的第一时间间隔(ta)的梯度具有比第二时间间隔(tb)的梯度更大的量值。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法(110，210，300，410)，其中，作用到所述平台上的加速力是重力或由所述平台的驱动系统引起的力。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法(110，210，300)，所述方法具有以下附加步骤：
在减小所述数量的所固定的车轮的初始保持力(117a，217a，417a)之前，通过所述平台的驱动系统提供作用到所述平台上的力(236)，以便至少补偿作用到所述平台上的重力；
在作用到至少一个车轮上的保持力的增加过程中，一旦所述保持力(115，215，415)足够大以将所述平台固定在一位置中，则减小所述驱动系统的力(236)。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法(110，210，300，410)，其中，迭代地实施所述方法(110，210，300)，直至已经借助所述平台经过了期望的距离，其方式为：如此修改增加所述保持力的步骤，使得根据所述固定梯度(415d1)将至少所述数量的车轮的保持力(115，215，415)增加至中间保持力(417b)，所述中间保持力处于最小保持力与如下保持力(417a)之间：在以减小所述初始保持力(117a，217a，417a)的步骤继续进行所述方法之前，所述保持力固定所述平台，所述初始保持力在所述方法的迭代实施中等于所述中间保持力(417b)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(110，210，300，410)，其中，基于加速度值(126，226，426)提供用于操控至少部分自动化的车辆的控制信号；和/或，基于所述加速度值(126，226，426)提供用于警告车辆乘员的警告信号。
10.一种设备，所述设备设置用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
11.一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，在通过计算机实施所述计算机程序时，所述指令促使所述计算机实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
12.一种机器可读的存储介质，在所述机器可读的存储介质上存储有根据权利要求11所述的计算机程序。
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