CN114684123A - 考虑引导车辆的加速滞后以增加主车辆操作 - Google Patents

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Abstract

一种方法包括获得关于引导车辆的信息。引导车辆正行驶在主车辆的正前方，并且该信息包括引导车辆的速度以及主车辆和引导车辆之间的间隙g。基于在信息中检测到引导车辆的速度变化，使用引导车辆的感知加速度为主车辆计算对应期望加速度，以将间隙g保持在间隙值的指定范围内。引导车辆的感知加速度基于信息指示的速度变化。基于对计算对应期望加速度所涉及的参数的检查，使用导致引导车辆的预期加速度不同于感知加速度的引导车辆的滞后来计算主车辆的修正期望加速度。

Description

考虑引导车辆的加速滞后以增加主车辆操作
技术领域
本主题公开涉及考虑引导车辆中的加速滞后以增强主车辆操作。
背景技术
车辆(例如汽车、卡车、建筑设备、自动化工厂设备)使用传感器来执行半自主或自主操作。示例性传感器(例如，照相机、雷达系统、激光雷达系统、惯性测量单元、加速度计)提供关于车辆及其周围环境的信息。示例性的半自主操作包括自适应巡航控制(ACC：adaptive cruise control)和防撞。ACC是一种驾驶员辅助系统，它为主车辆(即实施ACC系统的车辆)保持驾驶员指定的速度，同时根据需要调整该速度，以保持与引导车辆(即主车辆正前方的车辆)的距离。一种防撞系统自动地应用主车辆的制动器来避免与引导车辆的碰撞。自动驾驶车辆包括ACC和防撞功能。减轻正面碰撞的自动和半自动车辆中的系统的现有方法是反应性的(reactionary)。也就是说，车辆对检测到的引导车辆的速度或距离变化率的变化做出反应。因此，期望在引导车辆中提供加速度滞后的考虑，以增强主车辆操作。
发明内容
在一个示例性实施例中，一种方法包括通过主车辆的处理电路获得关于引导车辆的信息。引导车辆正行驶在主车辆的正前方，信息包括引导车辆的速度和主车辆与引导车辆之间的间隙g。该方法还包括使用处理电路，基于检测到信息中引导车辆的速度变化，使用引导车辆的感知加速度来计算主车辆的对应期望加速度，以将间隙g保持在间隙值的指定范围内。引导车辆的感知加速度基于信息指示的速度变化。基于对计算对应期望加速度所涉及的参数的检查，使用导致引导车辆的预期加速度不同于感知加速度的引导车辆的滞后来计算主车辆的修正期望加速度。对主车辆实施修正期望加速度。
除了本文描述的一个或多个特征之外，获得关于引导车辆的信息包括使用传感器获得引导车辆的测量速度，并且传感器包括雷达系统、激光雷达系统或照相机。
除了本文描述的一个或多个特征之外，计算主车辆的对应期望加速度包括将期望间隙g*确定为：
Figure BDA0003061922600000021
其中
g0是设定的最小间隙值，θH是主车辆的当前速度，T是与安全间隙相关联的时间相关的已知常数，Δθ是引导车辆的当前速度θL和主车辆的当前速度θH之间的差，aH是主车辆的当前加速度，以及b是限制减速的已知常数。
除了本文描述的一个或多个特征之外，执行参数检查包括确定期望间隙g*是否在间隙值的指定范围内，其中如果期望间隙g*在间隙值的指定范围内，则不执行修正期望加速度的计算。
除了本文所述的一个或多个特征之外，计算主车辆的对应期望加速度包括将主车辆的期望加速度
Figure BDA0003061922600000022
确定为：
Figure BDA0003061922600000023
其中，θHf是实现期望间隙g*所需的主车辆的最终速度，g是当前间隙。
除了本文描述的一个或多个特征之外，执行参数检查包括确定主车辆的当前加速度和对应期望加速度之间的差值是否在指定范围内。
除了本文描述的一个或多个特征之外，主车辆的修正期望加速度使用以下公式计算：
Figure BDA0003061922600000024
其中，滞后时间常数τ和延迟常数
Figure BDA0003061922600000025
是从用于某类型的引导车辆的查找表中获得的。
除了本文描述的一个或多个特征之外，通过将一个或多个基于模型的因子添加到aest来计算主车辆的修正期望加速度。
除了本文描述的一个或多个特征之外，基于模型的因子包括引导车辆减速的加速因子统计模型和平滑度因子。
除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还包括基于对主车辆实施新的对应期望加速度的结果来更新所述类型的引导车辆的查找表。
在另一示例性实施例中，主车辆中的一种系统包括一个或多个传感器，以提供关于引导车辆的信息。引导车辆正行驶在主车辆的正前方，信息包括引导车辆的速度和主车辆与引导车辆之间的间隙g。该系统还包括控制器，用于基于在信息中检测到引导车辆的速度变化，使用引导车辆的感知加速度来计算主车辆的对应期望加速度，以将间隙g保持在间隙值的指定范围内。引导车辆的感知加速度基于信息指示的速度变化。基于对计算对应期望加速度所涉及的参数的检查，使用导致引导车辆的预期加速度不同于感知加速度的引导车辆的滞后来计算主车辆的修正期望加速度。修改期望加速度在主车辆中实施。
除了本文描述的一个或多个特征之外，所述一个或多个传感器包括雷达系统、激光雷达系统或照相机。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器通过将期望间隙g*确定为以下来计算主车辆的对应期望加速度：
Figure BDA0003061922600000031
其中，g0是设定的最小间隙值，θH是主车辆的当前速度，T是与安全间隙相关联的时间相关的已知常数，Δθ是引导车辆的当前速度θL和主车辆的当前速度θH之间的差，aH是主车辆的当前加速度，以及b是限制减速的已知常数。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器通过确定期望间隙g*是否在间隙值的指定范围内来执行参数检查，其中如果期望间隙g*在间隙值的指定范围内，则不执行修正期望加速度的计算。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器通过将主车辆的期望加速度
Figure BDA0003061922600000032
确定为如下来计算主车辆的对应期望加速度：
Figure BDA0003061922600000033
其中，θHf是实现期望间隙g*所需的主车辆的最终速度，g是当前间隙。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器通过确定主车辆的当前加速度和对应期望加速度之间的差值是否在指定范围内来执行参数检查。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器计算主车辆的修正期望加速度为：
Figure BDA0003061922600000041
其中
滞后时间常数τ和延迟常数
Figure BDA0003061922600000042
是从用于某类型的引导车辆的查找表中获得的。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器通过添加一个或多个基于模型的因子来计算主车辆的修正期望加速度。
除了本文描述的一个或多个特征之外，基于模型的因子包括引导车辆减速的加速因子统计模型和平滑度因子。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器基于对主车辆实施新的对应期望加速度的结果来更新所述类型的引导车辆的查找表。
当结合附图时，根据以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下详细描述中，详细描述参考附图，在附图中：
图1是示出根据一个或多个实施例的示例性场景的框图，该示例性场景涉及对引导车辆的实际加速度的估计，以增强主车辆的操作；和
图2是根据一个或多个实施例的通过估计引导车辆的实际加速度来增强主车辆的操作的方法的过程流程。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。
如前所述，执行主车辆的半自主和自主操作的系统使用各种传感器。例如，诸如ACC和防撞系统等的系统需要检测引导车辆的相对位置和加速度。加速度是速度变化的时间率，可以导致速度的增加或减少。减速尤其是导致速度降低的加速度。由于引导车辆的响应滞后，引导车辆的感知加速度或测量加速度可能不准确。也就是说，由驾驶员或控制器在引导车辆中命令的最终(即，预期的)加速度可能不会准确地反映在预滞后感知(即，测量)加速度中。导致最初由主车辆测量的感知加速度的信号(例如，驾驶员踩下制动器或油门踏板)和基于致动信号的引导车辆的预期最终速度之间的滞后可以基于引导车辆的类型而变化。
由于与给定引导车辆相关联的这种滞后，基于对感知加速度(即，测量或感测速度的变化)的反应的主车辆的半自主或自主操作可能导致主车辆以主车辆和引导车辆之间的间隙增加或减少超过可接受的距离范围的方式操作。因此，可能必须在主车辆中实施突然加速或制动，给主车辆的乘客造成不舒适的乘坐。本文详述的系统和方法的实施例涉及考虑引导车辆中的加速滞后以增强主车辆操作。具体而言，可以通过考虑使引导车辆的预期加速度不同于引导车辆的感知加速度的滞后来确定主车辆的更准确的期望加速度。
根据示例性实施例，图1是示出示例性场景的框图，该示例性场景涉及考虑引导车辆140中的加速滞后以增强主车辆100的操作。图1所示的示例性主车辆100是汽车101。示例性的引导车辆140是卡车。指示了主车辆100和引导车辆140之间的间隙g。该间隙g在由最小间隙gmin和最大间隙gmax定义的可接受范围内，也如所指示的。主车辆100包括获得关于主车辆100的信息的传感器120和获得关于其环境的信息的传感器130，包括引导车辆140的存在、位置和加速度。
主车辆100还包括控制器110，控制器110从传感器120、130获得信息并控制车辆100的半自主或自主操作。该操作可能包括控制ACC或防撞系统。控制器110可以包括处理电路，该处理电路可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适的组件。
图2是根据一个或多个实施例的通过考虑引导车辆140中的加速度滞后来增强主车辆100的操作的方法200的过程流程。这些过程可以由主车辆100的控制器110来执行。在框210处，获得引导车辆140的类型、加速度、速度和位置包括根据已知技术使用传感器130(例如，激光雷达系统、雷达系统、照相机)。引导车辆140(例如，小型汽车、卡车)的类型便于使用查找表来获得滞后时间常数τacc(加速滞后)和τdec(减速滞后)以及延迟常数
Figure BDA0003061922600000051
(加速滞后)和
Figure BDA0003061922600000052
(减速滞后)。如参考框240进一步讨论的，相关的查找表值可以作为预测的一部分被访问。框210处的过程被连续执行。当感知到(即测量到)引导车辆140的速度变化(即加速度)时，方法200前进到框220。
在框220处，计算主车辆100的期望加速度
Figure BDA0003061922600000061
指的是基于观察到的引导车辆140的动作，确定被感知为保持间隙g处于由最小间隙gmin和最大间隙gmax定义的范围之间所需的加速度。这是根据公式1和2计算的：
Figure BDA0003061922600000062
Figure BDA0003061922600000063
在公式1中，g*是期望间隙g，其在最小间隙gmin和最大间隙gmax定义的范围内。例如，最小间隙g0是指定操作员的最小间隙偏好的设置(例如，ACC系统的设置)。主车辆100的当前速度θH例如基于传感器120是已知的，并且T是基于交通模型的已知常数。常数T表示与安全间隙值相关联的时间，并且使用该常数是因为期望间隙g*受到交通模型的影响(例如，期望间隙g*可以随着更多的交通密度而减小)。差Δθ是根据传感器130确定的引导车辆140的当前速度θL和主车辆100的当前速度之间的差异。基于主车辆100的传感器120，主车辆100的当前加速度aH是已知的，并且b是在制动情况下限制减速的减速常数。自由加速度分量δ已知。
如公式2所指示，主车辆100的期望加速度
Figure BDA0003061922600000064
是使用引导车辆140的感知(即，测量)速度θL来计算的(作为差Δθ的一部分)。鉴于引导车辆140的最终速度，主车辆100的最终速度θHf是实现期望间隙g*所需的速度。主车辆100的最终速度θHf基于引导车辆140的感知速度θL，因为在等式2中没有考虑滞后(即，速度变化率随后进一步增加的可能性)。如前所述，主车辆100的期望加速度
Figure BDA0003061922600000065
(以及最终速度θHf)的这种计算可能是不准确的，因为引导车辆140的感知加速度和预期加速度之间存在滞后。因此，在实施主车辆100的该期望加速度
Figure BDA0003061922600000066
之前，执行框230处的检查。
在框230处，用等式1和2获得的两个参数进行检查。一个检查确定由等式1获得的期望间隙g*是在最小间隙gmin和最大间隙gmax定义的阈值范围之外。另一个检查是主车辆100的期望加速度
Figure BDA0003061922600000067
(根据等式2计算)与主车辆100的当前加速度之间的加速度差是否在阈值加速度差范围之外。因为引导车辆140可能正在减速或加速，所以计算出的主车辆100的期望加速度
Figure BDA0003061922600000071
以及因此加速度差可以是增加或减少。最小间隙gmin和最大间隙gmax以及阈值加速度差可以基于交通模型进行调整。
基于框230处的检查，可能需要或可能不需要考虑引导车辆140的预期加速度。如果期望间隙g*和加速度差都在阈值范围内(根据框230处的检查)，则使用计算的期望加速度
Figure BDA0003061922600000072
来执行框250中的主车辆的控制。然后，从框210处开始的过程被重新开始。如果期望间隙g*和加速度差在阈值范围之外(根据框230处的检查)，则执行框240处的过程。
在框240处，获得主车辆100的修正期望加速度aest意味着对引导车辆140的预期加速度的预测。即，代替使用计算的期望加速度
Figure BDA0003061922600000073
(使用等式2)，而是为主车辆100计算修正期望加速度aest。通过考虑针对引导车辆140的类型的滞后，主车辆100的修正期望加速度aest的计算考虑引导车辆140的预期加速度而不是感知加速度。为了清楚起见，引导车辆140的预期加速度是在与引导车辆140相关联的滞后之后将被感知到的。
如前所述，对应于引导车辆140(例如，卡车、小型汽车)的类型的相关滞后时间常数τ和延迟常数
Figure BDA0003061922600000074
可在框240处或之前(例如，在框210处)作为预测的一部分从查找表中获得。也就是说，查找表可以为几种类型的车辆中的每一种提供τacc、τdec、
Figure BDA0003061922600000075
和
Figure BDA0003061922600000076
的值。如参考框260所讨论的，匹配引导车辆140的车辆类型的查找表条目可以被更新(在框260处)，以便下次主车辆100遇到相同类型的引导车辆140并且控制器110在框240处执行处理时使用。
具体地，在框240处，使用等式3计算主车辆100的修正期望加速度aest：
Figure BDA0003061922600000077
在公式3中，主车辆100的期望加速度
Figure BDA0003061922600000078
(来自框220)是使用等式2的计算结果，其没有考虑与引导车辆140相关联的任何滞后。滞后时间常数τ为τacc(如果引导车辆140的加速度aL导致引导车辆140的速度θL增加)或τdec(如果引导车辆140的加速度aL导致引导车辆140的速度θL降低)。类似地，延迟常数
Figure BDA00030619226000000712
是
Figure BDA00030619226000000710
(如果引导车辆140的加速度aL导致引导车辆140的速度θL增加)或
Figure BDA00030619226000000711
(如果引导车辆140的加速度aL导致引导车辆140的速度θL降低)。等式3中的附加成分r_factor和f_factor是可选的。作为引导车辆140减速的加速度因子统计模型的r_factor，可以从模型中获得，并且是引导车辆140的感知加速度的函数。f_factor是平滑度的因子，它基于先前计算处的校准，考虑了乘客舒适度，并且是差Δθ的函数。
在根据等式3计算修正期望加速度aest(在框240处)之后，到达框250处的过程。当从框240到达框250时，基于考虑与引导车辆140的类型相关的滞后而根据等式3计算的修正期望加速度aest来控制主车辆100的操作。然而，当从框230处的检查到达框250时，根据等式2得到的期望加速度
Figure BDA0003061922600000081
用于控制主车辆100的操作。
在框260处，更新所述类型的引导车辆140的滞后是指基于场景是否涉及引导车辆140增加或降低其速度来更新τacc和
Figure BDA0003061922600000082
或τacc和
Figure BDA0003061922600000083
该更新基于实际间隙g与期望间隙g*相比，该实际间隙是由框240处的处理和框250处(修正期望加速度aest)的实施产生的。也就是说，如果在主车辆100的加速是基于考虑引导车辆140的预期加速之后，实际间隙g小于或大于期望间隙g*，则滞后时间常数τ和延迟常数
Figure BDA0003061922600000084
可以在查找表中针对与引导车辆140的类型相关联的条目进行调整。
虽然已经参考示例性实施例描述了上述公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且等同物可以替代其元件。此外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种方法，包括：
通过主车辆的处理电路获得关于引导车辆的信息，其中所述引导车辆正行驶在所述主车辆的正前方，并且所述信息包括所述引导车辆的速度以及所述主车辆和所述引导车辆之间的间隙g；
基于在所述信息中检测到所述引导车辆的速度变化，使用所述处理电路，使用所述引导车辆的感知加速度来计算所述主车辆的对应期望加速度，以将间隙g保持在间隙值的指定范围内，其中所述引导车辆的感知加速度基于由所述信息指示的速度变化；
基于在计算相应的期望加速度中涉及的参数的检查，使用处理电路，使用导致引导车辆的预期加速度不同于感知加速度的引导车辆的滞后来计算主车辆的修改的期望加速度；和
实施所述主车辆的修正期望加速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，获得关于所述引导车辆的信息包括使用传感器获得所述引导车辆的测量速度，并且所述传感器包括雷达系统、激光雷达系统或照相机。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述主车辆的对应期望加速度包括将期望间隙g*确定为：
Figure FDA0003061922590000011
其中：g0是设定的最小间隙值，θH是所述主车辆的当前速度，T是与安全间隙相关联的时间相关的已知常数，Δθ是所述引导车辆的当前速度θL和所述主车辆的当前速度θH之间的差，aH是所述主车辆的当前加速度，以及b是限制减速的已知常数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，执行参数检查包括确定所述期望间隙g*是否在间隙值的指定范围内，其中如果所述期望间隙g*在间隙值的指定范围内，则不执行修正期望加速度的计算。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，计算所述主车辆的对应期望加速度包括将所述主车辆的期望加速度
Figure FDA0003061922590000012
确定为：
Figure FDA0003061922590000021
其中：θHf是实现所述期望间隙g*所需的所述主车辆的最终速度，g是当前间隙，执行参数检查包括确定所述主车辆的当前加速度和所述对应期望加速度之间的差是否在指定范围内，并且所述主车辆的修正期望加速度使用以下公式计算：
Figure FDA0003061922590000022
其中
滞后时间常数τ和延迟常数
Figure FDA0003061922590000023
是从用于一类型的引导车辆的查找表中获得的，通过将一个或多个基于模型的因子添加到aest来计算所述主车辆的修正期望加速度，基于模型的因子包括所述引导车辆的减速的加速度因子统计模型和平滑度因子，并且所述方法还包括基于针对所述主车辆实施新的对应期望加速度的结果来更新该类型的引导车辆的查找表。
6.一种主车辆中的系统，包括：
一个或多个传感器，被配置为提供关于引导车辆的信息，其中所述引导车辆正行驶在所述主车辆的正前方，并且所述信息包括所述引导车辆的速度以及所述主车辆和所述引导车辆之间的间隙g；和
控制器，被配置为基于在所述信息中检测到所述引导车辆的速度变化，使用所述引导车辆的感知加速度来计算所述主车辆的对应期望加速度，以将间隙g保持在间隙值的指定范围内，其中所述引导车辆的感知加速度基于由所述信息指示的速度变化，以基于对在计算所述对应期望加速度时所涉及的参数的检查，使用导致所述引导车辆的预期加速度不同于所述感知加速度的所述引导车辆的滞后来计算所述主车辆的修正期望加速度，并在所述主车辆中实施所述修正期望加速度。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述一个或多个传感器包括雷达系统、激光雷达系统或照相机。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器被配置为通过将期望间隙g*确定为以下来计算所述主车辆的所述对应期望加速度：
Figure FDA0003061922590000024
其中：g0是设定的最小间隙值，θH是所述主车辆的当前速度，T是与安全间隙相关联的时间相关的已知常数，Δθ是所述引导车辆的当前速度θL和所述主车辆的当前速度θH之间的差，aH是所述主车辆的当前加速度，以及b是限制减速的已知常数。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置为通过确定所述期望间隙g*是否在间隙值的指定范围内来执行参数检查，其中，如果所述期望间隙g*在间隙值的指定范围内，则不执行所述修正期望加速度的计算。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置为通过将所述主车辆的期望加速度
Figure FDA0003061922590000031
确定为以下来计算所述对应期望加速度：
Figure FDA0003061922590000032
其中：θHf是实现所述期望间隙g*所需的所述主车辆的最终速度，g是当前间隙，所述控制器被配置为通过确定所述主车辆的当前加速度和所述对应期望加速度之间的差是否在指定范围内来执行参数检查，所述控制器被配置为计算所述主车辆的修正期望加速度为：
Figure FDA0003061922590000033
其中：
滞后时间常数τ和延迟常数
Figure FDA0003061922590000034
是从用于一类型的引导车辆的查找表中获得的，所述控制器被配置为通过添加一个或多个基于模型的因子来计算所述主车辆的修正期望加速度，基于模型的因子包括所述引导车辆的减速的加速度因子统计模型和平滑度因子，并且所述控制器被配置为基于对所述主车辆实施新的对应期望加速度的结果来更新用于所述类型的引导车辆的查找表。
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