CN114104092A - 控制自动驾驶车辆转向的装置及方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于控制自动驾驶车辆转向的装置及方法。该装置可包括：电动转向设备模块，被配置为产生辅助方向盘旋转的辅助扭矩；自动驾驶位置控制单元，被配置为根据指令转向角控制转向位置；驾驶员转向干预判断单元，被配置为判断驾驶员是否干预转向；权重检测单元，被配置为根据驾驶员是否干预转向的判断结果，检测用于对电动转向设备模块的输出和自动驾驶位置控制单元的输出进行整合的权重；以及输出控制单元，被配置为将权重应用于电动转向设备模块的输出和自动驾驶位置控制单元的输出，从而产生最终输出。该装置及方法改善了当自动驾驶过程中存在驾驶员转向干预时，从自动驾驶模式到手动驾驶模式的模式转换过程中出现的转向差异感。

Description

控制自动驾驶车辆转向的装置及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年8月25日提交的、申请号为10-2020-0107116的韩国专利申请的优先权和权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文，用作本文所述的所有用途。

技术领域

本公开的示例性实施例涉及一种用于控制自动驾驶车辆转向的装置及方法，更具体地，涉及一种用于控制自动驾驶车辆转向的装置及其方法，其改善了当自动驾驶过程中存在驾驶员转向干预时，在从自动驾驶模式到手动驾驶模式的模式转换过程中出现的转向差异感。

背景技术

车辆的动力转向是一种基于动力的转向设备，用于辅助驾驶员操作方向盘。这种动力转向主要使用液压，但最近，使用电机动力的电动动力转向(电机驱动动力转向(motordriven power steering,MDPS))系统的使用越来越多。这是因为MDPS系统与现有的液压动力转向系统相比，具有重量轻、占用空间小、不需要换油等优点。

MDPS系统通过测量驾驶员施加到方向盘的转向扭矩的扭矩传感器、测量方向盘的转向角或转向角速度的转向角传感器、测量车速的车速传感器等来判断车辆行驶状况，并在驾驶员操纵方向盘时基于施加到转向轴的转向扭矩，通过电机提供辅助扭矩。

同时，自动驾驶车辆在自动驾驶模式下通过自动驾驶模块识别车辆行驶的道路环境，并确定MDPS系统运行所需的指令转向角和指令扭矩，从而控制MDPS系统应用于自动驾驶车辆的操作。

这时可能会出现驾驶者需要根据自己的意愿随意操纵方向盘的情况，比如自动驾驶模块突然出现故障，紧急避险驾驶下需要手动转向等。在这种情况下，当转向扭矩在预定时间或更长时间内基本保持在预定水平或更高水平时，相关技术中的MDPS系统已经通过判定已经发生驾驶员的转向干预来取消自动驾驶模式。

本公开的背景技术公开于公开号为10-2017-0065793(2017年6月14日公开)的韩国专利申请中。

发明内容

本公开致力于解决上述问题，并且根据本公开的一个方面而提的目标是提供一种用于控制自动驾驶车辆转向的装置及方法，改善当自动驾驶过程中存在驾驶员转向干预时，在从自动驾驶模式到手动驾驶模式的模式转换过程中出现的转向差异感。

根据本公开的一个方面的用于控制自动驾驶车辆转向的装置可以包括：电动转向设备模块，被配置为基于柱扭矩产生用于辅助方向盘旋转的辅助扭矩；自动驾驶位置控制单元，被配置为根据从自动驾驶模块输入的指令转向角控制转向位置；驾驶员转向干预判断单元，被配置为基于所述柱扭矩和车速判断驾驶员是否干预转向；权重检测单元，被配置为根据所述驾驶员是否干预转向的判断结果，检测用于对所述电动转向设备模块的输出和所述自动驾驶位置控制单元的输出进行整合的权重；输出控制单元，被配置为将所述权重应用于所述电动转向设备模块的输出和所述自动驾驶位置控制单元的输出，从而产生最终输出，其中所述电动转向设备模块的输出和所述自动驾驶位置控制单元的输出被整合至所述最终输出中，其中所述自动驾驶位置控制单元通过应用所述权重调整用于控制所述转向位置的增益值。

在本公开中，所述装置还可以包括噪声去除单元，所述噪声去除单元被配置为检查所述柱扭矩的水平并且去除由于扭杆的共振引起的共振频率。

在本公开中，所述驾驶员转向干预判断单元可以包括：维持时间检测部件，被配置为基于所述柱扭矩和所述车速检测驾驶员干预转向的维持时间；参考判断部件，被配置为根据是否满足基于所述维持时间的预设设置参考判断所述驾驶员是否干预转向。

在本公开中，当所述柱扭矩以预设设置水平或更高水平持续预设设置时间或更长时间时，所述参考判断部件可以判断驾驶员干预了转向。

在本公开中，所述权重检测单元可以包括：混合时间检测部件，被配置为根据判断所述驾驶员是否干预转向时所述柱扭矩的大小检测混合时间；权重计算部件，被配置为通过所述混合时间和从已经判断所述驾驶员是否干预转向的时间点开始累积的累积时间计算所述权重。

在本公开中，所述权重可以是将所述混合时间减去所述累计时间所得的值除以所述混合时间得到的值。

在本公开中，所述自动驾驶位置控制单元可以包括：位置控制器，用于控制所述方向盘或车轮的旋转位置；速度控制器，用于控制所述方向盘或所述车轮的旋转速度；和电流控制器，用于控制用于旋转所述方向盘或所述车轮的电机电流，其中所述权重可以被应用于所述位置控制器的增益值和所述速度控制器的增益值，从而减小所述位置控制器的输出和所述速度控制器的输出。

根据本公开的一个方面的用于控制自动驾驶车辆转向的方法可以包括：基于柱扭矩和车速判断驾驶员是否干预转向的步骤；根据所述驾驶员是否干预转向的判断结果，检测用于对电动转向设备模块的输出和自动驾驶位置控制单元的输出进行整合的权重的步骤；以通过所述权重调整用于控制转向位置的增益值调整所述自动驾驶位置控制单元的输出的步骤；将所述权重应用于所述电动转向设备模块的输出和所述自动驾驶位置控制单元的输出，从而产生最终输出的步骤，其中所述电动转向设备模块的输出和所述自动驾驶位置控制单元的输出被整合至所述最终输出中。

在本公开中，所述判断驾驶员是否干预转向的步骤可以包括：基于所述柱扭矩和所述车速检测驾驶员干预转向的维持时间的步骤；以及根据是否满足基于所述维持时间的预设设置参考判断所述驾驶员是否干预转向的步骤。

在本公开中，在所述根据是否满足设置参考判断所述驾驶员是否干预转向的步骤中，当所述柱扭矩以预设设置水平或更高的水平持续预设设置时间或更长时间时，可以判断所述驾驶员干预转向。

在本公开中，所述检测权重的所述步骤可以包括：根据判断所述驾驶员是否干预转向时所述柱扭矩的大小检测混合时间的步骤；通过所述混合时间和从已经判断所述驾驶员是否干预转向的时间点开始累积的累积时间计算所述权重的步骤。

在本公开中，所述权重可以是将所述混合时间减去所述累计时间所得的值除以所述混合时间得到的值。

在本公开中，在所述调整所述自动驾驶位置控制单元的输出的步骤中，可以通过调整用于控制所述方向盘或车轮的旋转位置的位置控制器的增益值以及调整用于控制所述方向盘或所述车轮的旋转速度的速度控制器的增益值，减小所述自动驾驶位置控制单元的输出。

根据本公开的一个方面的一种用于控制自动驾驶车辆转向的装置及方法通过改善当自动驾驶过程中存在驾驶员转向干预时，在从自动驾驶模式到手动驾驶模式的转换过程中出现的转向差异感，为驾驶员提供平稳的转向感觉。

根据本公开的另一方面的用于控制自动驾驶车辆转向的装置及方法通过提高驾驶员转向干预的准确性而基本上防止由于无意转向而导致的转向模式无意转变。

根据本公开的又一方面的用于控制自动驾驶车辆转向的装置及方法通过在诸如自动驾驶系统故障的紧急情况下快速转换转向模式提高自动驾驶的安全性。

附图说明

图1是根据本公开实施例的用于控制自动驾驶车辆转向的装置的块配置图；

图2是用于说明根据本公开实施例的用于控制自动驾驶车辆转向的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的用于控制自动驾驶车辆转向的装置及方法。在此过程中，为了清楚和方便解释的目的，图中所示的线的粗细或元件的尺寸可能被夸大。稍后描述的术语是在本公开中考虑其功能而定义的术语并且可以根据用户或操作者的意图或实践而改变。因此，此类术语应基于本说明书的公开内容来定义。

图1是根据本公开实施例的用于控制自动驾驶车辆转向的装置的块配置图。

参考图1，根据本公开实施例的用于控制自动驾驶车辆转向的装置包括柱扭矩传感器10、车速传感器20、自动驾驶模块30、电动转向设备模块、噪声去除单元40、驾驶员转向干预判断单元50、权重检测单元60、输出控制单元80和自动驾驶位置控制单元70。

柱扭矩传感器10感测驾驶员施加到方向盘的转向扭矩。

车速传感器20感测车辆的车速。

自动驾驶模块30通过使用关于车辆行驶的道路的速度限制、路径的曲率和坡度、与前进车辆的距离等信息执行速度控制和距离维持控制，并且执行转向角跟踪控制以跟踪路径。为此，自动驾驶模块30基于与车辆驾驶相关的各种信息输出指令转向角。

电动转向设备模块基于柱扭矩产生用于辅助方向盘旋转的辅助扭矩。即，所述电动转向设备模块通过驾驶员施加到方向盘的转向扭矩、方向盘的转向角或转向角速度、车速等判断车辆的行驶状况，并在驾驶员操纵方向盘时，基于施加到转向轴的转向扭矩提供辅助扭矩。

作为电动转向设备模块，可以采用电机驱动动力转向(MDPS)模块；然而，本公开不限于此，电动转向设备模块的示例可以包括各种转向设备，包括电动助力转向(electricpower steering,EPS)。在本实施例中，将以MDPS模块90为例进行描述。

噪声去除单元40检查柱扭矩的水平并且去除由于扭杆的共振引起的共振频率。

通常，在自动驾驶期间，可以检查柱扭矩的水平以判断驾驶员是否干预转向。在这种情况下，由于扭杆(未示出)在无意情况下(例如，当车辆通过端口孔或无意间触碰方向盘时)的共振，柱扭矩的水平可能会显著增加。柱扭矩的这种增加可能导致自动驾驶模式的无意取消。

在这点上，噪声去除单元40检查柱扭矩的水平并且去除由于扭杆的共振引起的共振频率，从而基本上防止自动驾驶模式因柱扭矩的水平的无意增加而被取消。

噪声去除单元40可以包括带通滤波器(带阻滤波器)、陷波滤波器和超前滞后补偿器中的至少一种。

驾驶员转向干预判断单元50基于柱扭矩和车速判断驾驶员是否干预转向。

驾驶员转向干预判断单元50包括维持时间检测部件51和参考判断部件52。

维持时间检测部件51基于柱扭矩和车速检测驾驶员干预转向的维持时间。用于判断驾驶员转向干预的设置时间随着车速的增加而增加，并且随着柱扭矩的大小增加而减少。维持时间检测部件51接收车速和柱扭矩的值，通过查找表形成映射表，并计算维持时间用于判断驾驶员的转向干预。

参考判断部件52根据是否满足基于维持时间的预设设置参考判断驾驶员是否干预转向。参考判断部件52根据柱扭矩的水平是否以预设设置水平或更高水平持续预设设置时间或更长时间判断驾驶员是否干预转向，并且在柱扭矩以预设设置水平或更高水平持续预设设置时间或更长时，判断驾驶员干预转向。

权重检测单元60根据驾驶员是否干预转向的判断结果检测用于对MDPS模块90的输出和自动驾驶位置控制单元70的输出进行整合的权重。

权重检测单元60包括混合时间检测部件61和权重计算部件62。

混合时间检测部件61根据判断驾驶员是否干预转向时柱扭矩的大小检测混合时间。

判断出驾驶员干预或不干预转向的时间点为判断出驾驶员是否干预转向的时间点。

混合时间是用于对MDPS模块90的输出和自动驾驶位置控制单元70的输出进行整合的时间。混合时间随着柱扭矩的大小增加而减少并且随着柱扭矩的大小减小而增加。

权重计算部件62通过混合时间和从判断出驾驶员是否干预转向的时间点开始累积的累积时间计算权重。

累计时间是从判断出驾驶员是否干预转向的时间点开始计算的累计时间。

更详细地，权重计算部件62通过混合时间减去累积时间而获得的值除以混合时间计算权重。即权重为(混合时间-累计时间)/混合时间。

同时，输出控制单元80可以应用于指数平滑滤波器。在这种情况下，输出控制单元80通过0＝A×G+(1-G)×B生成最终输出。上式中，G表示权重，A表示自动驾驶位置控制单元70的输出，B表示MDPS模块90的输出。

在上式中，当权重从1变为0，最终输出从A到B改变100％至0％。

然而，即使权重改变，自动驾驶位置控制单元70的输出是受反馈控制的。因此，可能无法正确执行位置跟踪，从而导致最终输出增加。即，当驾驶员干预转向时，自动驾驶位置控制单元70进一步增加输出以将车辆移动到目标位置。在这种情况下，在MDPS模块90的输出和自动驾驶位置控制单元70的输出被整合的时间点可能出现差异感。

关于这点，自动驾驶位置控制单元70接收上述权重，将该权重应用到用于调整转向位置的增益值，并且减小其输出。

即，自动驾驶位置控制单元70包括用于控制方向盘或车轮的旋转位置的位置控制器71、用于控制方向盘或车轮的旋转速度的速度控制器72以及用于控制用于旋转方向盘或车轮的电机电流的电流控制器73。

位置控制器71和速度控制器72使用为其设置的增益值以控制方向盘或车轮的旋转位置，并且如上所述通过将输入的权重应用于增益值来调整增益值。因此，自动驾驶位置控制单元70的输出减小并被输入到输出控制单元80。

输出控制单元80将权重应用于MDPS模块90的输出和自动驾驶位置控制单元70的输出，从而产生最终输出，其中MDPS模块90的输出和减小的自动驾驶位置控制单元70的输出被整合至该最终输出中。

输出控制单元80可应用于如上所述的指数平滑滤波器，并通过0＝A×G+(1-G)×B生成最终输出。

即，在输出控制单元80产生最终输出的时间点，自动驾驶位置控制单元70的输出被减小，从而在混合时显著改善差异感。此外，在最终输出的生成和自动驾驶位置控制单元70的操作期间基本相同的时机应用权重，从而可以更稳定地执行输出混合处理。

因此，可以尽可能地基本保持自动驾驶模式，并且转向模式可以在驾驶员干预转向时以差异感最小的状态进行转变。

在下文中将参照图2详细描述根据本公开实施例的一种用于控制自动驾驶车辆转向的方法。

图2是用于说明根据本公开实施例的用于控制自动驾驶车辆转向的方法的流程图。

参照图2，柱扭矩传感器10感测驾驶员施加到方向盘的转向扭矩，车速传感器20感测车辆的车速，并且自动驾驶模块30基于与车辆驾驶相关的各种信息检测指令转向角(S10)。

同时，MDPS模块90通过驾驶员施加到方向盘的转向扭矩、方向盘的转向角或转向角速度、车速等判断车辆的行驶状况，并在驾驶员操纵方向盘时，基于施加在转向轴上的转向扭矩提供辅助扭矩。随后，噪声去除单元40检查柱扭矩的水平并且去除由于扭杆的共振引起的共振频率。

同时，维持时间检测部件51基于分别从柱扭矩传感器10和车速传感器20输入的柱扭矩和车速检测驾驶员干预转向的维持时间(S20).

随后，参考判断部件52根据是否满足基于由维持时间检测部件51检测到的维持时间的预设设置参考判断驾驶员是否干预转向(S30)。在这种情况下，当柱扭矩以设置水平或更高水平持续预设设置时间或更长时间时，参考判断部件52判断驾驶员干预转向。

当参考判断部件52判断驾驶员干预转向时，混合时间检测部件61根据判断驾驶员是否干预转向时柱扭矩的大小检测混合时间(S40)。

随后，权重计算部件62通过混合时间和从已经判断驾驶员是否干预转向的时间点开始累积的累积时间计算权重(S50)。在这种情况下，权重计算部件62通过将混合时间减去累积时间而获得的值除以混合时间计算权重。

在计算权重时，自动驾驶位置控制单元70中的位置控制器71和速度控制器72中的每一者将权重应用于为其设置的增益值以控制方向盘或车轮的旋转位置，从而调整增益值(S60)。因此，自动驾驶位置控制单元70的输出减小。

随后，输出控制单元80将权重应用于MDPS模块90的输出和自动驾驶位置控制单元70的输出，从而产生最终输出，其中MDPS模块90的输出和减小的自动驾驶位置控制单元70的输出被整合至该最终输出中(S70)。

根据本公开实施例的用于控制自动驾驶车辆转向的装置及方法通过改善自动驾驶过程中存在驾驶员干预转向时，从自动驾驶模式到手动驾驶模式的转向模式转换过程中出现的转向差异感，为驾驶员提供平稳的转向感觉。

此外，根据本公开实施例的用于控制自动驾驶车辆转向的装置及所述方法通过提高驾驶员干预转向的准确性而基本上防止由于无意转向而导致的转向模式无意转换。

此外，根据本公开实施例的用于控制自动驾驶车辆转向的装置及方法通过在诸如自动驾驶系统故障的紧急情况下快速转换转向模式提高了自动驾驶的安全性。

本说明书中描述的实现可以以例如方法或过程、装置、软件程序、数据流或信号的形式实现。尽管仅在单一形式的实施方式的上下文中讨论(例如，仅作为方法讨论)，所讨论的特征也可以实施为其他形式(例如，装置或程序)。该装置可以实现为适当的硬件、软件、固件等。该方法可以在诸如处理器的装置中实现，该处理器通常指的是包括计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑器件的处理设备。处理器包括诸如计算机、蜂窝电话、便携式/个人数字助理(PDA)之类的通信设备以及促进终端用户之间的信息通信的其他设备。

尽管已经参考附图中所示的实施例描述了本公开，但是本公开的实施例仅用于说明的目的，并且本领域技术人员将理解，基于这些实施例，各种修改和其他等效实施例是可能的。因此，本公开的真实技术范围应由所附权利要求限定。

Claims (13)

1.一种用于控制自动驾驶车辆转向的装置，所述装置包括：

电动转向设备模块，被配置为基于柱扭矩产生用于辅助方向盘旋转的辅助扭矩；

自动驾驶位置控制单元，被配置为根据从自动驾驶模块输入的指令转向角控制转向位置；

驾驶员转向干预判断单元，被配置为基于所述柱扭矩和车速判断驾驶员是否干预转向；

权重检测单元，被配置为根据所述驾驶员是否干预转向的判断结果，检测用于对所述电动转向设备模块的输出和所述自动驾驶位置控制单元的输出进行整合的权重；和

输出控制单元，被配置为将所述权重应用于所述电动转向设备模块的输出和所述自动驾驶位置控制单元的输出，从而产生最终输出，其中所述电动转向设备模块的输出和所述自动驾驶位置控制单元的输出被整合至所述最终输出中，

其中所述自动驾驶位置控制单元通过应用所述权重调整用于控制所述转向位置的增益值。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括：

噪声去除单元，被配置为检查所述柱扭矩的水平并且去除由于扭杆的共振引起的共振频率。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述驾驶员转向干预判断单元包括：

维持时间检测部件，被配置为基于所述柱扭矩和所述车速，检测驾驶员干预转向的维持时间；和

参考判断部件，被配置为根据是否满足基于所述维持时间的预设设置参考判断所述驾驶员是否干预转向。

4.根据权利要求3所述的装置，其中当所述柱扭矩以预设设置水平或更高的水平持续预设设置时间或更长时间时，所述参考判断部件判断所述驾驶员干预了转向。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述权重检测单元包括：

混合时间检测部件，被配置为根据判断所述驾驶员是否干预转向时所述柱扭矩的大小检测混合时间；和

权重计算部件，被配置为通过所述混合时间和从已经判断所述驾驶员是否干预转向的时间点开始累积的累积时间计算所述权重。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述权重是将所述混合时间减去所述累计时间所得的值除以所述混合时间所得的值。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述自动驾驶位置控制单元包括：

位置控制器，用于控制所述方向盘或车轮的旋转位置；

速度控制器，用于控制所述方向盘或所述车轮的旋转速度；和

电流控制器，用于控制用于旋转所述方向盘或所述车轮的电机电流，

其中所述权重被应用于所述位置控制器的增益值和所述速度控制器的增益值，从而减小所述位置控制器的输出和所述速度控制器的输出。

8.一种用于控制自动驾驶车辆转向的方法，所述方法包括：

基于柱扭矩和车速判断驾驶员是否干预转向的步骤；

根据所述驾驶员是否干预转向的判断结果，检测用于对电动转向设备模块的输出和自动驾驶位置控制单元的输出进行整合的权重的步骤；

以通过所述权重调整用于控制转向位置的增益值调整所述自动驾驶位置控制单元的输出的步骤；和

将所述权重应用于所述电动转向设备模块的输出和所述自动驾驶位置控制单元的输出，从而产生最终输出的步骤，其中所述电动转向设备模块的输出和所述自动驾驶位置控制单元的输出被整合至所述最终输出中。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述判断驾驶员是否干预转向的步骤包括：

基于所述柱扭矩和所述车速检测驾驶员干预转向的维持时间的步骤；和

根据是否满足基于所述维持时间的预设设置参考判断所述驾驶员是否干预转向的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述根据是否满足预设设置参考判断所述驾驶员是否干预转向的步骤中，当所述柱扭矩以预设设置水平或更高的水平持续预设设置时间或更长时间时，判断所述驾驶员干预了转向。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述检测权重的步骤包括：

根据判断所述驾驶员是否干预转向时所述柱扭矩的大小检测混合时间的步骤；和

通过所述混合时间和从已经判断所述驾驶员是否干预转向的时间点开始累积的累积时间计算所述权重的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述权重是将所述混合时间减去所述累计时间所得的值除以所述混合时间所得的值。

13.根据权利要求8所述的方法，其中在所述调整所述自动驾驶位置控制单元的输出的步骤中，通过调整用于控制所述方向盘或车轮的旋转位置的位置控制器的增益值和调整用于控制所述方向盘或所述车轮的旋转速度的速度控制器的增益值，减小所述自动驾驶位置控制单元的输出。

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