CN113335301A - 用于自动车道跟随的驾驶员偏移请求 - Google Patents

Abstract

一种机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统包括操作员偏移请求，该操作员偏移请求限定了沿位移路径离开机动车辆的第一行驶线直到到达机动车辆的第二行驶线所移动的横向偏移距离。操作员输入设置系统在启动时生成启动信号，该启动信号被转发到控制器以输入操作员偏移请求。生成到达信号，以表示已到达车辆操作员针对偏移距离选择的偏移位置。车辆操作员选择车辆返回行驶路径，以通过与位移路径相反的返回位移路径将机动车辆从第二行驶线返回到第一行驶线。

Description

用于自动车道跟随的驾驶员偏移请求

技术领域

本公开涉及机动车辆自动驾驶系统。

背景技术

用于机动车辆的自动驾驶系统通常试图引导机动车辆沿着感测到的和人工创建的道路中心行驶。在自动驾驶操作过程中，不同的驾驶员(下文称为操作员)对在道路中心驾驶有不同的理解。在一些驾驶场景中，操作员更喜欢让自动驾驶系统跟随偏离道路中心的有意偏移，并试图输入偏移请求。

当前的自动驾驶系统偏移在功能上仅限于感测到的侧面物体，并且不包括操作员感觉到的和传感器遗漏的情况。已知的自动驾驶系统当前没有接口来确认操作员的偏移请求。缺乏这种操作员偏移功能可能导致操作员对自动驾驶功能的持续操作感到不适，并且可能导致操作员关闭自动驾驶功能。

因此，虽然当前的机动车辆自动驾驶系统达到了它们的预期目的，但是仍需要一种新的和改进的系统和方法，用于使操作员请求从自动驾驶系统跟随的自动车道偏移。

发明内容

根据几个方面，一种机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统包括操作员偏移请求，该操作员偏移请求限定了沿位移路径离开机动车辆的第一行驶线直到到达机动车辆的第二行驶线的横向偏移距离。操作员输入设置系统在启动时生成启动信号，该启动信号被转发到控制器以输入操作员偏移请求。操作员输入设置系统还通过人机界面(Human Machine Interface，HMI)通信向操作员传送车道居中和偏移的状态。

在本公开的另一个方面，该系统包括具有触觉传感器的方向盘。当操作员的第一只手在方向盘的第一表面上使用敲击力接触该第一表面时，操作员输入设置系统启动。

在本公开的另一个方面，在按压开关之后，通过沿选择的偏移行驶方向手动旋转方向盘来到达偏移距离；在到达偏移距离之后，返回到方向盘的默认中心位置；以及第二次启动开关生成保存偏移距离的第二信号。

在本公开的另一个方面，触觉传感器限定压力传感器、触摸传感器和电容传感器中的一个。

在本公开的另一个方面，该系统还包括方向盘和操作员输入设置系统的开关，该开关由车辆操作员按压以生成启动信号。

在本公开的另一个方面，生成到达信号，以表示已到达操作员针对偏移距离选择的偏移位置；转移信号将当前车辆路径或位置改变为选择的行驶路径；以及执行执行模式，以识别机动车辆已经沿位移路径从第一行驶线横向移位了第一横向偏移距离，直到到达第二行驶线。

在本公开的另一个方面，操作员输入设置系统中包括转向信号臂，操作员输入设置系统通过使转向信号臂移位启动；并且通过使转向信号臂移位来生成处理控制器局域网(Controller Area Network，CAN)消息，该处理控制器局域网消息被转发至控制器。控制器限定了具有硬件的车载计算机，该硬件包括用软件编码的印刷电路板，该软件引导机动车辆的操作。

在本公开的另一个方面，接收限定指示机动车辆一侧没有侧面威胁的信号的情况感知；通知被点亮，以向操作员指示存在偏移活动状况；以及执行执行模式，以识别机动车辆沿位移路径从第一行驶线横向移位，直到到达第二行驶线。

在本公开的另一个方面，第二横向偏移距离大于第一横向偏移距离，其中，当选择第二横向偏移距离时，机动车辆沿第二位移路径移动，直到到达第二行驶线之外的第三行驶线。

在本公开的另一个方面，第一行驶线限定了投影的道路中心线。

在本公开的另一个方面，HMI通信限定了位于方向盘上的灯条。

根据几个方面，一种机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统包括操作员偏移请求，该操作员偏移请求限定了沿位移路径离开机动车辆的第一行驶线直到到达机动车辆的第二行驶线所移动的横向偏移距离。操作员输入设置系统在启动时生成启动信号，该启动信号被转发到控制器以输入操作员偏移请求。生成到达信号，以表示已到达车辆操作员针对偏移距离选择的偏移位置。车辆操作员选择车辆返回行驶路径，以通过与位移路径相反的返回位移路径使机动车辆从第二行驶线返回到第一行驶线。

在本公开的另一个方面，操作员输入设置系统包括：方向盘；以及结合在方向盘中的第一触觉传感器，当车辆操作员接触第一触觉传感器时，第一触觉传感器生成启动信号。

在本公开的另一个方面，方向盘中结合有第二触觉传感器，当车辆操作员接触第一触觉传感器和第二触觉传感器时，第一触觉传感器和第二触觉传感器生成第二信号以启动车辆返回行驶路径。

在本公开的另一个方面，操作员输入设置系统包括转向信号臂。通过使转向信号臂移位来启动操作员输入设置系统。

在本公开的另一个方面，操作员输入设置系统包括开关，该开关由车辆操作员按压以生成启动信号。

在本公开的另一个方面，包括人机界面(HMI)通信，其中，操作员输入设置系统还通过HMI通信向操作员传送车道居中和偏移的状态。

根据几个方面，一种用于在机动车辆中提出操作员偏移请求以进行自动车道跟随的方法包括：与车辆操作员交互，并接收操作员选择的用于自动车道跟随的距离偏移；将操作员输入录入多个激活区；由车辆操作员接触的激活区中的触觉传感器生成信号，以转发到确定块；在确定块中执行操作员偏移确定步骤，提供四个可选功能中的任何一个，四个可选功能包括使用最大偏移设置、使用操作员控制的偏移斜坡设置、使用车辆当前偏移设置和重置为默认设置；从确定块选择输出；将输出转发至任务规划器；以及根据车辆操作员在确定块中选择的输出生成调整车道偏移修改信号。

在本公开的另一个方面，该方法还包括将调整车道偏移修改信号转发至控制器，并生成横向控制信号以使机动车辆远离第一行驶线。

在本公开的另一个方面，该方法还包括沿着限定第一位移偏移的第一位移路径、限定最大位移偏移的第二位移路径或使机动车辆返回到第一行驶线的返回位移路径中的一个移动机动车辆。

从本文提供的描述中，进一步的应用领域将变得显而易见。应理解，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明目的，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据示例性方面的采用用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统的穿越道路的机动车辆的俯视图；

图2是图1的系统中使用的车辆方向盘在向前看时的后视图；

图3是类似于图1的俯视图，进一步提供了最大偏移距离；

图4是类似于图1的后视图，其进行了修改以示出进一步的操作员命令动作；

图5是从图3修改的俯视图，进一步示出了从最大偏移距离开始的车辆返回路径；

图6是类似于图1的后视图，其进行了修改以示出进一步的操作员命令动作；

图7是图1的系统的示意图；

图8是表示使用图1的系统的机动车辆的示例性行驶路径的曲线图；

图9是在图1的系统中使用的控制器的示意图；

图10是用于控制图1的系统的操作的一个替代方面的示意图；以及

图11是用于控制图1系统操作的另一个替代方面的示意图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开、应用或用途。

参考图1，在机动车辆12中提供了一种用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10和操作方法。机动车辆12可以在使用自动驾驶控制系统的自动“手放开”驾驶操作下在道路16上沿向前方向14前进。在初始状态下，机动车辆12沿前进方向14行驶，同时跟踪道路16的人工生成或投影的第一行驶线18，例如道路中心线。预期操作员意识到第一物体20，例如另一个车辆、宽负载拖车、行人、障碍物、坑洞、例如圆锥或标志等建筑项目，并希望改变机动车辆12的横向位置以避开第一物体20。

当由操作员致动时，如果满足预定条件，则用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10引导机动车辆12从第一行驶线18横向偏移第一横向偏移距离22，该第一横向偏移距离由机动车辆12沿第一位移路径24移动，直到到达新的或第二行驶线26，这允许机动车辆12避开第一物体20。注意，机动车辆12沿第一位移路径24移动的第一横向偏移距离22是指向操作员的左手侧的示例性位移距离。显然，对于第一横向偏移距离以及参考图5描述的最大偏移距离，以及第一行驶线18与最大偏移距离之间的任何选定偏移距离，也可以获得相等但相反的右手侧位移距离和运动。

参考图2并再次参考图1，操作员可以通过如下一个或多个手动操作来启动用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10。在第一示例中，当操作员的左手28使用垂直作用于或作用于方向盘32的左侧表面30上的压力或敲击力34接触左侧表面30时，操作员输入设置系统27启动。左手28施加的力、压力或电容由设置在左侧表面30的触觉传感器36(例如压力传感器、触摸传感器、电容传感器等)感测。触觉传感器36生成启动信号，该启动信号被转发到参考图9更详细描述的控制器，以启动操作员偏移请求。

参考图3并再次参考图1和图2，如果操作员判断第一横向偏移距离22可能无法避开第一物体20，或者如果在机动车辆12的路径中识别出大于第一物体20的第二物体38，则自动车道跟随系统10的操作员偏移请求提供大于第一横向偏移距离22的最大第二横向偏移距离40。如果选择第二横向偏移距离40，则机动车辆12沿第二位移路径42移动，直到到达第二行驶线26之外的新的或第三行驶线44，这允许机动车辆12避开第二物体38，同时保持在道路16的边界内。

参考图4并再次参考图2和3，为了选择最大第二横向偏移距离40，操作员在方向盘30的左侧表面30上敲击或按压两次，如下所述。操作员使用左手28a以敲击或敲击力34接触方向盘32的左侧表面30，该敲击或敲击力垂直作用于或作用于左侧表面30上。上述启动信号由触觉传感器36生成，该启动信号被转发到参考图7更详细描述的控制器。然后，操作员使用左手28b以第二压力或第二敲击力46重复与方向盘32的左侧表面30接触，该第二压力或第二敲击力可以垂直作用于或作用于左侧表面30上。与方向盘32的第一次接触和第二次接触之间的时间间隔可以变化，并且可以在大约0.1ms到大约1秒的范围内变化，这是预定的时间间隔范围。第二次接触通过触觉传感器36生成第二启动信号，该第二启动信号也被转发到参考图7和图9更详细描述的控制器。在第一次接触的预定时间间隔范围内发生的第二次接触启动操作员最大偏移请求信号。

参考图5并再次参考图1至图4，用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10使得车辆行驶路径从所示的第三行驶线44或从参考图1所示的第二行驶线26返回到第一行驶线18。在图5所示的示例中，返回行程是第三横向偏移距离48，其与最大第二横向偏移距离40相反。返回行程是通过与第二位移路径42相反的第三位移路径50。

参考图6并再次参考图1至图5，以下过程可以用于将车辆行驶路径从所示的第三行驶线44或从参考图1所示的第二行驶线26返回到第一行驶线18。操作员使用左手28和右手52大致同时或在预定时间间隔内敲击方向盘32。由此将敲击力34施加到接触触觉传感器36的左侧表面30，并且右手52使用可以与敲击力34相等的敲击力56接触方向盘32的右侧表面54。右手接触由方向盘32的第二触觉传感器58感测，类似于由触觉传感器36感测的敲击力。方向盘32还可以包括灯条60，该灯条点亮以可视地指示各种操作员信息，包括在用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10操作期间。

参考图7并再次参考图1至图6，用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10包括方法62，用于与机动车辆操作员交互并接收操作员选择的偏移指令以自动跟随道路16。该方法包括将操作员输入64输入多个激活区66。激活区66包括至少第一触摸感测区68，该第一触摸感测区限定为方向盘32的最远离操作员并且最靠近机动车辆12的前部的面向前方的一侧。激活区66还包括至少一个第二触摸感测区70，该第二触摸感测区限定为左侧表面30，包括方向盘32的后侧或面向操作员侧，范围为从6点钟位置沿顺时针至方向盘32上的灯条60，并且与第一触摸感测区68相反且最远离机动车辆12的前部。激活区66还包括至少一个第三触摸感应区72，该第三触摸感应区限定为右侧表面54，包括方向盘32的后侧或面向操作员侧，范围为从6点钟位置沿逆时针至方向盘32上的灯条60，并且最远离机动车辆12的前部。根据几个方面，第一触摸感测区68、第二触摸感测区70和第三触摸感测区72可以包括触摸或触觉传感器，例如先前参考图2和图6描述的触觉传感器36和第二触觉传感器58。

由第一触摸感测区68、第二触摸感测区70和第三触摸感测区72的任何触觉传感器生成的信号被转发到确定块74，用于执行操作员偏移确定步骤，该步骤提供四个可选功能中的任何一个，四个可选功能包括使用最大偏移设置76、使用操作员控制的偏移斜坡设置78、使用车辆电流偏移设置80和重置为默认设置82。

由操作员在操作员偏移确定块74中选择的来自确定块74的输出被转发到任务规划器84。任务规划器84根据操作员在确定块74中做出的选择生成调整车道偏移修改信号86。

调整车道偏移修改信号86被转发到统一横向控制器88，该统一横向控制器生成适于执行第一位移路径24、第二位移路径42或第三位移路径50操作中的一个的横向控制信号90。

横向控制信号90变化以生成车道跟随扭矩命令92，以完成机动车辆12到第二行驶线26、第三行驶线44中的一个的过渡或返回到第一行驶线18。

参考图8并再次参考图1至图7，曲线图94标识了机动车辆12的示例性行驶路径，该行驶路径，包括在合并位置96处与道路16的初始投影的第一行驶线18混合的第三位移路径50，该第一行驶线18限定了蓝线数据路径。使用目标路径98扩展了第一行驶线18，该生成的目标路径混合到例如使用地图数据或全球定位系统(Global Positioning System，GPS)数据的可用扩展地图路径100中。

参考图9并再次参考图1至8，操作用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10的控制器102包括与曲率控制单元106通信的位置和航向控制单元104。曲率控制单元106与转向角度和扭矩控制单元108通信。位置和航向控制单元104接收车辆位置信号110、车辆航向112和车辆路径曲率114，并将其与预定的安全约束116和车辆速度和路径信号118结合，以生成曲率命令信号120，该曲率命令信号被传送到曲率控制单元106。

曲率控制单元106接收曲率命令信号120以及测量的车辆曲率信号122。曲率控制单元106将这些信号与预定安全约束116以及车辆速度和路径信号118结合，以生成转向角命令信号124。

转向角和扭矩控制单元108接收转向角命令信号124以及转向角和速率信号126和操作员施加的扭矩信号128。转向角和扭矩控制单元108将这些信号与车辆速度和路径信号118以及安全和感觉约束信号130结合，以生成转向扭矩命令信号132。

参考图10并再次参考图1至图9，根据进一步的方面，用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10可以通过启动操作员输入设置系统134来启动，该操作员输入设置系统包括至少一个开关，并且根据几个方面，包括多个开关，该开关由车辆操作员选择性按压以代替触觉传感器。操作员输入设置系统134的开关可以包括致动开关136、例如被致动以选择左侧车辆位置改变的第一方向选择开关138，以及例如被致动以选择右手车辆位置改变的第二方向选择开关140。根据几个方面，操作员还可以通过按压致动开关136来启动操作员输入设置系统134，随后手动旋转方向盘32以将机动车辆12引导到操作员选择的方向。根据几个方面，操作员输入设置系统134可以位于方向盘32的面向操作员的表面上，或者可以位于机动车辆的仪表板表面上。

在接收到操作员的输入命令时，执行多个命令解释144中的一个。随后是对多个控制模式146中的一个进行系统选择。然后执行多个执行模式148中的一个。

在示例性操作中，操作员通过单次按压致动开关136来启动操作员输入设置系统134。致动开关136的初始按压的命令解释144是操作员设置偏移距离的容限150。在该命令的控制模式146中，生成操作员控制的容限信号152，如果认为车道交叉即将发生，则该容限信号可以被限制为施加控制扭矩以否决该请求。

然后，操作员沿选择的偏移行驶方向手动旋转方向盘32，例如沿所示的逆时针方向153。当到达操作员选择的偏移距离时，方向盘32返回到默认的中心位置，并且操作员再次按压致动开关136一次。该动作的命令解释144是生成到达信号154，该到达信号表示已到达操作员针对左侧偏移距离选择的偏移位置。该命令在控制模式146中的结果是产生转移信号156，以将当前车辆路径或位置改变到选择的行驶路径。然后，执行执行模式148中的一个，以例如识别机动车辆12已经沿第一位移路径24从第一行驶线18横向移位了第一横向偏移距离22，直到现在到达新的或第二行驶线26。

如果操作员希望取消偏移行驶并返回到第一行驶线18，则操作员按压致动开关136两次。双击致动开关136的命令解释144是操作员正在请求到默认的第一行驶线18行驶路径的返回偏移158。在控制模式146中为该命令做出的选择是施加辅助扭矩的施加命令信号160。然后执行执行模式148中的一个，以例如引导机动车辆12从第二行驶线26横向移位一个横向偏移距离，以沿示例性的第三位移路径50移动机动车辆12，直到到达第一行驶线18行驶路径。

参考图11并再次参考图1至10，根据其它方面，除了操作员输入设置系统27和操作员输入设置系统134之外，根据其它方面，可以通过启动操作员输入设置系统162来启动用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10，操作员输入设置系统162可以使用转向信号臂164的位移来生成指示操作员选择的偏移距离的信号。

在转向信号臂164的示例性操作中，在输入操作166中，操作员通过敲击输入168(例如沿向下方向170移动转向信号臂164)来启动操作员输入设置系统134。在输入处理步骤172中，处理控制器局域网(Controller Area Network，CAN)消息174被转发到控制器102，该控制器限定了具有硬件的车载计算机，该硬件为例如用软件编码的印刷电路板，该软件引导机动车辆12如何操作。致动开关136的初始按压的命令解释176是设置偏移距离(例如车辆左侧偏移距离)的偏移命令178。

请求情况感知180，例如，接收到指示机动车辆12左侧没有侧面威胁的信号182。如果情况感知180指示机动车辆12可以向左移动，则出现左偏移活动状态186的通知点亮。然后，执行类似于执行模式148的多个执行模式184中的一个，以例如识别机动车辆12沿第一位移路径24从第一行驶线18横向移位，直到到达新的或第二行驶线26。

如果操作员希望取消偏移行驶并返回到第一行驶线18，则操作员在与向下方向170相反的向上方向188上按压转向信号臂164两次。按压转向信号臂164两次的命令解释是返回到默认的第一行驶线18行驶路径的返回偏移命令。在控制模式146中对该命令的选择是施加辅助扭矩的施加命令。然后执行执行模式184中的一个，以例如引导机动车辆12从第二行驶线26横向移位一个横向偏移距离，以沿第三位移路径50移动机动车辆12，直到到达第一行驶线18行驶路径。

用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10的操作员输入设置系统27、134、162在自动车道居中功能进行控制时临时保存并保持操作员识别或选择的偏移距离。当自动车道居中功能进行控制时，操作员输入设置系统还会响应于操作员要求调整偏移距离。操作员输入设置系统还将选择的偏移距离传送至控制系统的控制器，并通过人机界面(HumanMachine Interface，HMI)通信将车道居中和偏移的状态进一步传送至操作员。

用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统10和本公开的操作方法提供了几个优点。这些优点包括提供了直观的界面，允许车辆操作员为自动驾驶应用设置和重置车辆偏移。算法处理操作员输入，并且允许在操作约束内进行渐近无限数量的偏移。本系统和方法通过方向盘触摸、手动开关、转向信号臂和其它机构提供与操作员的交互，以接收操作员请求的自动驾驶偏移。本系统和方法解释、执行和传送有意偏移，并通过人机界面通知传送操作员请求的偏移功能的状态。

本公开的描述本质上仅仅是示例性的，并且不脱离本公开要点的变化旨在落入本公开的范围内。这种变化不应视为脱离本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统，包括：

操作员偏移请求，限定了沿位移路径离开机动车辆的第一行驶线直到达到所述机动车辆的第二行驶线的横向偏移距离；

操作员输入设置系统，在启动时，生成转发到控制器的启动信号，以输入所述操作员偏移请求；以及

所述操作员输入设置系统还通过人机界面(Human Machine Interface，HMI)通信向操作员传送车道居中和偏移的状态。

2.根据权利要求1所述的机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统，还包括具有触觉传感器的方向盘；并且

其中，所述操作员输入设置系统在所述操作员的第一手部在所述方向盘的第一表面上使用敲击力接触所述第一表面时启动。

3.根据权利要求2所述的机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统，其中，所述触觉传感器限定压力传感器、触摸传感器和电容传感器中的一个。

4.根据权利要求1所述的机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统，还包括：

方向盘；以及

所述操作员输入设置系统的开关，由车辆操作员按压以生成所述启动信号。

5.根据权利要求4所述的机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统，还包括：

在按压所述开关之后，通过沿选择的偏移行驶方向手动旋转所述方向盘而到达所述偏移距离；

在到达所述偏移距离之后，返回到所述方向盘的默认中心位置；以及

第二次启动所述开关生成保存所述偏移距离的第二信号。

6.根据权利要求5所述的机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统，还包括：

到达信号，生成以表示已到达操作员针对所述偏移距离选择的偏移位置；

转移信号，将当前车辆路径改变为选择的行驶路径；以及

执行模式，执行以识别所述机动车辆已经沿所述位移路径从所述机动车辆的第一行驶线横向移位了所述第一横向偏移距离，直到到达所述第二行驶线。

7.根据权利要求1所述的机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统，还包括：

包括在所述操作员输入设置系统中的转向信号臂，所述操作员输入设置系统通过移动所述转向信号臂启动；以及

通过移动所述转向信号灯臂生成的处理控制器局域网(Controller Area Network，CAN)消息，所述处理控制器局域网消息被转发至所述控制器，所述控制器限定了具有硬件的车载计算机，所述硬件包括用软件编码的印刷电路板，所述软件引导所述机动车辆的操作。

8.根据权利要求7所述的机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统，还包括：

接收情况感知，限定了指示在所述机动车辆一侧没有侧面威胁的信号；

点亮通知，向所述操作员指示存在左偏移活动状态；以及

执行模式，执行以识别机动车辆正沿所述位移路径从所述第一行驶线横向移位，直到到达所述第二行驶线。

9.根据权利要求1所述的机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统，还包括大于所述第一横向偏移距离的第二横向偏移距离，其中，当选择所述第二横向偏移距离时，所述机动车辆沿第二位移路径移动，直到到达所述第二行驶线之外的第三行驶线。

10.根据权利要求1所述的机动车辆的用于自动车道跟随的操作员偏移请求系统，其中，所述第一行驶线限定了投影的道路中心线。

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