CN1572576A - 用于控制车辆的车辆间距离的装置 - Google Patents

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Abstract

基于雷达传感器和微波传感器的一种混合组合，到达前方车辆的车辆间距离受到控制。

Description

用于控制车辆的车辆间距离的装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆的车辆间距离的装置。
背景技术
总体而言，一种用于控制车辆间距离的装置已经发展为一种ACC(自适应巡航控制)系统，所述系统能够在前面的长距离内存在车辆的情况下，控制高速行驶车辆的速度。
在低车辆速度下，到达前方最近车辆的车辆间距离具有一种动态特性，即，后面的车辆需要经常地加速和/或减速。考虑到这样一个事实，当车辆以低速行驶时比高速行驶时更加难以实现对车辆速度的稳定控制。
另外，用于检测到达前面车辆距离的传感器，其扮演着判定是否车辆应加速或减速的关键因素，通常不能覆盖从短程到长程。
典型的长程雷达传感器通常具有10-150米的适用范围，具有0.2米～20米范围的短程雷达传感器仅仅处于研究之中。
当前，稳定的短程雷达传感器很难找到。在价格和/或重量方面，这样一种短程雷达传感器不适于与长程雷达传感器安装在一起。
作为参照，为了能够获得一种相对距离，短程雷达传感器需要具备测量距离和角度的特性。为了控制到一个相近物体的距离，还优选地需要测量相对速度的特性。所需要的测量范围，例如，对于距离是0.2～20米，对于角度是±20度。
在本发明的此背景技术部分中公开的信息只是为了加强对本发明背景的理解，不能被视为一种确认或任何形式的暗示此信息构成了已经为所述技术领域内的普通技术人员所熟知的先前技术。
发明内容
本发明的动机是提供一种用于控制车辆的车辆间距离的装置，所述装置具有增大的作用距离和使用的多功能性的非限定性的优点。
根据本发明的一个实施例的用于控制车辆的车辆间距离的一种示例性装置包括，车辆行驶状态检测单元，第一车辆间距离检测单元，第二车辆间距离检测单元，车辆间距离控制器，和距离控制执行器单元。
车辆行驶状态检测单元检测所述车辆的行驶状态。第一车辆间距离检测单元检测到达正前方车辆的第一距离，其中所述第一车辆间距离检测单元安装在车辆的前面中心点。第二车辆间距离检测单元检测到达正前方车辆的第二距离，其中第二距离是相对于其中心点与所述车辆的前面中心点相一致的位置来检测的。车辆间距离控制器基于所述第一和第二距离判断正前方车辆的存在，并基于正前方车辆的存在来控制所述车辆的行驶状态。距离控制执行器单元，在车辆间距离控制器的控制下，通过调整所述车辆的行驶状态，来控制到达正前方车辆的车辆间距离。
第一车辆间距离检测单元优选地包括至少一个长程雷达传感器。
第二车辆间距离检测单元优选地包括至少一个短程微波传感器。
根据本发明的一种实施例的用于控制车辆的车辆间距离的一种示例性装置，还优选地包括用于检测到达侧前方车辆的第三和第四距离的第三和第四车辆间距离检测单元，所述第三和第四距离是沿着所述车辆的偏向侧方的前方方向来检测的，所述第三和第四车辆间距离检测单元分别被配置在所述车辆的左前角和右前角。
所述第三和第四车辆间距离检测单元优选地分别包括至少一个短程微波传感器。
车辆间距离控制器优选地基于第三和第四距离来判断侧前方车辆的存在，并基于侧前方车辆的存在来控制所述车辆的行驶状态。
附图说明
合并在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图显示了本发明的实施例，并结合描述，起着解释本说明原理的作用。
图1是根据本发明的实施例的用于控制车辆的车辆间距离的装置的方框图；
图2和3显示了根据本发明的一个实施例的用于控制车辆的车辆间距离的装置中所采用的车辆间距离检测单元的安装位置和检测范围。
具体实施例
以下将参照附图，对本发明的一个优选实施例进行详细说明。
图1是根据本发明的实施例的用于控制车辆的车辆间距离的装置的方框图，图2和3显示了根据本发明的实施例的用于控制车辆的车辆间距离的装置中所采用的车辆间距离检测单元的安装位置和检测范围。
根据本发明的实施例的用于控制车辆间距离的装置包括车辆行驶状态检测单元100，第一车辆间距离检测单元102，第二车辆间距离检测单元104，车辆间距离控制器110，和距离控制执行器单元120。
车辆行驶状态检测单元100检测车辆的行驶状态，其可以包括许多传感器，例如车辆速度传感器和发动机速度传感器。在车辆行驶状态检测单元100上检测到的车辆行驶状态，被发送给车辆间距离控制器110。
第一车辆间距离检测单元102检测到达正前方车辆的第一距离D1。如图2所示，第一车辆间距离检测单元102安装在所述车辆的前面中心点，例如，位于前保险杠或散热器片的中心点。第一车辆间距离检测单元102包括至少一个长程雷达传感器，以便获得例如，8-150米长程之中的第一距离D1。
第二车辆间距离检测单元104检测到达正前方车辆的第二距离D2。第二距离是相对于其中心点与车辆前面中心点相一致的位置来检测的。第二车辆间距离检测单元104包括至少一个短程微波传感器，以便获得处于例如0.2-10米的短程之中的第二距离D2。在此实施例中，第二车辆间距离检测单元104包括两个短程微波传感器，配置在相对于第一车辆间距离检测单元102的安装位置对称的位置上。
车辆间距离控制器110接收来自第一和第二车辆间距离检测单元102和104的信号，并基于第一距离D1和第二距离D2判断正前方车辆的存在。车辆间距离控制器110因而基于正前方车辆的存在来相应地控制所述车辆的行驶状态，以便到达正前方车辆的车辆间距离可以得到控制。
车辆间距离控制器110，可以通过一个或多个由预定程序运行的处理器来实现，所述预定程序可以被编程为执行表1-1和表1-2中显示的用于控制车辆间距离的每个步骤。
距离控制执行器单元120，在车辆间距离控制器110的控制下，控制所述车辆的行驶状态，从而调整到达正前方车辆的车辆间距离。
距离控制执行器单元120包括至少一个用于控制车辆的行驶状态的执行器，在此实施例中，其包括用于调整节气门开度的执行器和用于制动本车辆的执行器。因此，通过控制距离控制执行器单元120，车辆间距离控制器110能够加速或减速所述车辆。
根据本发明的实施例的用于控制车辆的车辆间距离的装置还包括，第三和第四车辆间距离检测单元106和108，用以检测到达侧前方车辆的第三和第四距离。
第三和第四车辆间距离检测单元106和108分别配置所述车辆的左前和右前角落，如图2和3所示。第三和第四距离D3和D4是沿着所述车辆的偏向侧方的向前方向来检测的。
第三和第四车辆间距离检测单元106和108分别包括至少一个短程微波传感器。
车辆间距离控制器110基于第三和第四距离D3和D4判断侧前方车辆的存在，并进而基于侧前方车辆的存在控制所述车辆的行驶状态。
以下将参照图1至4，对根据本发明的一个实施例的用于控制车辆间距离的装置的运行进行详细说明。
在本发明的一个实施例中，如以上所描述，第一车辆间距离检测单元102，其包括有一个雷达传感器，被用于正前方车辆的长程检测，第二、第三和第四车辆间距离检测单元104-108，它们分别包括有微波传感器，被用于正前方或侧前方车辆的短程检测。根据到达所述车辆的距离，基于所述车辆的行驶速度，到达正前方或侧前方车辆的车辆间距离得到控制。
首先，第一车辆间距离检测单元102，其由一个例如8-150米的长程雷达传感器来实现，被安装在所述车辆的前面中心点，例如前保险杠或散热器片的中点。第一车辆间距离检测单元102在区域①中检测正前方车辆，如图3所示。
第二车辆间距离检测单元104也被安装在所述车辆的前面，以便其中包括的两个微波传感器被对称地配置在第一车辆间距离检测单元102的两侧。第二车辆间距离检测单元104检测区域②中的正前方车辆，如图3所示。
第三和第四车辆间距离检测单元106和108，是由短程微波传感器来实现的，被分别安装在前保险杠的左角和右角。第三和第四车辆间距离检测单元106和108分别检测区域③和④中的侧前方车辆，如图3所示。
如以上所描述，车辆间距离控制器110，分别从第一、第二、第三和第四车辆间距离检测单元102、104、106和108，接收第一、第二、第三和第四距离D1、D2、D3和D4，并判断用于控制车辆的当前行驶状态的参数(例如，节气门开度和制动踏板压力)。
更详细地说，车辆间距离控制器110，基于第一至第四距离D1至D4，判断是否存在正前方或侧前方车辆，并根据以下的表1-1和1-2中所显示的控制模式来执行控制动作。在以下的表格中，○表示获得了到达前方车辆的距离，×表示没有获得到达前方车辆的距离。
                                (表1-1)
D1 D2 D3 D4     控制模式
○ ○ ○○× ○×○     比较D1和D2，·如果它们相等：短程控制(SG)·如果它们不相等：短程控制(SG)基于D1和D2中较小的一个来进行(较大的一个被设定为幻影值(GHOST value))比较D2与D3(或/和D4)，如果D2＞D3：制动控制。
○ ○ × ×     比较D1和D2，·如果它们相等：短程控制(SG)·如果它们不相等：短程控制(SG)基于D1和D2中较小的一个来进行(较大的一个被设定为幻影值(GHOSTvalue))
○ × × ×     相对于D1进行自适应巡航控制(ACC)。
○ × ○○× ○×○     相对于D1进行自适应巡航控制(ACC)。跟随侧前方车辆的轨迹(当需要时进行制动控制)
                                (表1-2)
D1 D2 D3 D4     控制模式
○ ○ ○○× ○×○     短程控制(SG)比较D2与D3(或/和D4)，·如果D2＞D3：制动控制。
× ○ × ×     短程控制(SG)。
× × ○○× ○×○     传统巡航控制跟随侧前方车辆的轨迹(当需要时进行制动控制)
× × × ×     传统巡航控制
表1-1和1-2显示了根据本发明的一个实施例，基于检测距离D1-D4的控制模式。
参照表1-1和1-2，基于控制器110的所述车辆速度控制，取决于长距离值(D1)和短距离值(D2)的存在，以及其间的差。
在以上表格中，ACC是指相对于长距离的前方车辆的自适应巡航控制。即，ACC表示当前车辆的速度控制是基于第一距离D1来执行的。
在以上表格中，SG是指相对于短距离的前方车辆的速度控制。即，SG表示当前车辆的速度控制是基于第二距离D2来执行的。
此外，基于短程距离之间(即，D2与D3和/或D2与D4)的差，车辆的当前行驶状态得到控制(例如，减速)，从而防止了与侧前方车辆相撞。
例如，当当前车辆需要跟随正前方车辆时，车辆间距离控制器110通过分析当前车辆和前方车辆的车速来计算所需的加速度/减速度，从而基于所需的加速度/减速度相应地启动距离控制执行器单元120。
因此，距离控制执行器单元120，在车辆间距离控制器110的控制下，使当前车辆加速或减速，结果使得到达正前方车辆的车辆间距离得到控制。
作为参考，对于输入到车辆间距离控制器110的距离值，优先权是按照用于当前行驶车道的短程中心点距离的第二距离D2，用于当前行驶车道的长程中心点距离的第一距离D1，以及随后用于对相邻行驶车道的偏向侧方的短程距离的第三和第四距离D3和D4的顺序给予的。
在车辆受控制跟随前方车辆的时候，对于相邻行驶车道的偏向侧方短程距离不是直接被利用的。然而，它被认为能够防止在侧前方车辆突然改变其车道并进入到当前车辆的当前行驶车道的情况下的交通事故。
在此情况下，车辆间距离控制器110可以执行当前车辆的制动。也就是说，在车辆间距离控制器110的控制下，距离控制执行器单元120控制车辆的行驶状态，以便到达侧前方车辆的车辆间距离被保持在最低标准之上。
根据距离D1-D4的各种组合的各种控制模式将在以下得到说明。
以下的表2涉及一种情况，其中到达至少一个正前方车辆的车辆间距离D1和D2分别由第一和第二车辆间距离检测单元102和104来获得，至少一个短程距离D3和D4由第三和第四车辆间距离检测单元106和108来获得。
                                (表2)
D1 D2 D3 D4     控制模式
○ ○ ○○× ○×○     比较D1和D2，·如果它们相等：短程控制(SG)·如果它们不相等：短程控制(SG)基于D1和D2中较小的一个(较大的一个被设定为幻影值)比较D2和D3(或/和D4)·如果D2＞D3：制动控制
在此情况下，车辆间距离控制器110比较检测到的第一和第二距离D1和D2。
当第一和第二距离D1和D2相等时，车辆间距离控制器110基于对正前方车辆的预定的短距离控制，控制当前车辆的车辆间距离。
当第一和第二距离不相等时，车辆间距离控制器110，根据距离D1和D2中较小的一个，基于对正前方车辆的预定短距离控制，来控制当前车辆的车辆间距离。在此情况下，其中较大的一个被设定为幻影值(Ghost value)。
在这样一种当前车辆的距离控制期间，当短于第二距离D2的距离被第三和第四车辆间距离检测单元106和108中的任何一个检测到时，通过控制距离控制执行器单元120进行的车辆制动动作，车辆间距离控制器110使所述车辆减速。
以下的表3涉及一种情况，其中到达至少一个正前方车辆的车辆间距离D1和D2是分别由第一和第二车辆间距离检测单元102和104获得的，然而，没有通过第三和第四车辆间距离检测单元106和108中的任一个来获得短程距离D3和D4。
                        (表3)
D1 D2 D3 D4     控制模式
○ ○ × ×     比较D1和D2·如果它们相等：短距离控制(SG)·如果它们不相等：短距离控制(SG)基于D1和D2中较小的一个(较大的一个被设定为幻影值)
在此情况下，车辆间距离控制器110比较检测到的第一和第二距离D1和D2。
当第一和第二距离D1和D2相等时，车辆间距离控制器110，基于对正前方车辆的一种预定的短距离控制，来控制当前车辆的车辆间距离。
当第一和第二距离D1和D2不相等时，车辆间距离控制器110，根据距离D1和D2中较小的一个，基于对正前方车辆的一种预定的短距离控制，来控制当前车辆的车辆间距离。
以下的表4涉及一种情况，其中通过第一车辆间距离检测单元102获得了到达一个正前方车辆的第一距离D1，而没有通过第二至第四车辆间距离检测单元104、106和108获得到达正前方或侧前方车辆的其它的距离D2-D4。
                        (表4)
D1 D2 D3 D4     控制模式
○ × × ×     相对于D1的自适应巡航控制(ACC)
在此情况下，车辆间距离控制器110，基于检测到的第一距离D1，控制当前车辆的车辆间距离。
以下的表5涉及一种情况，其中到达正前方车辆的第一距离D1由第一车辆间距离检测单元102来检测，到达正前方车辆的第二距离D2没有被第二车辆间距离检测单元104检测，而至少一个短程距离D3和D4被第三和第四车辆间距离检测单元106和108所获得。
(表5)
D1 D2 D3 D4     控制模式
○ × ○○× ○×○     相对于D1的自适应巡航控制(ACC)跟随侧前方车辆的轨迹(当需要时的制动控制)
在此情况下，车辆间距离控制器110，基于检测到的第一距离D1，控制当前车辆的车辆间距离。
此外，车辆间距离控制器110，控制所述车辆跟随其左侧和/或右侧的侧前方车辆的轨迹，以使其间的距离不会变得小于一个预定的距离。在此情况下，车辆间距离控制器110可以使当前车辆减速。
以下的表6涉及一种情况，其中到达正前方车辆的第一距离D1没有被第一车辆间距离检测单元102检测，到达正前方车辆的第二距离D2被第二车辆间距离检测单元104所检测，且至少一个短程距离D3和D4被第三和第四车辆间距离检测单元106和108所获得。
(表6)
D1 D2 D3 D4     控制模式
× ○ ○○× ○×○     短距离控制(sG)比较D2和D3(或/和D4)如果D2＞D3：制动控制
在此情况下，车辆间距离控制器110，基于检测到的第二距离D2，控制当前车辆的车辆间距离。
在对当前车辆的这样一种距离控制期间，当通过第三和第四车辆间距离检测单元106和108中的任何一个检测到一个短于第二距离D2的距离时，通过控制距离控制执行器单元120的车辆制动动作，车辆间距离控制器110使所述车辆减速。
以下的表7涉及一种情况，其中到达正前方车辆的第二距离D2被第二车辆间距离检测单元104所获得，而到达正前方或侧前方车辆的其它距离D1、D3和D4没有被第一、第三和第四车辆间距离检测单元102、106和108获得。
                                    (表7)
    D1     D2     D3     D4     控制模式
    ×     ○     ×     ×     短距离控制(SG)
在此情况下，车辆间距离控制器110，基于检测到的第二距离D2，控制当前车辆的车辆间距离。
以下的表8涉及一种情况，其中到达正前方车辆的车辆间距离D1和D2都没有被第一和第二车辆间距离检测单元102和104中的任何一个检测到，而至少一个短程距离D3和D4被第三和第四车辆间距离检测单元106和108获得。
                        (表8)
D1 D2 D3 D4     控制模式
× × ○○× ○×○     传统的巡航控制，跟随侧前方车辆的轨迹(当需要时的制动控制)
在此情况下，车辆间距离控制器110基本上根据一种传统的巡航控制方法来控制所述车辆。
此外，对于侧前方的车辆，车辆间距离控制器110控制所述车辆跟随其左侧和/或右侧的侧前方车辆的轨迹，以使其间的距离不会变得小于预定的距离。在此情况下，车辆间距离控制器110可以使当前车辆减速。
以下的表9涉及一种情况，其中没有任何距离D1-D4被第一至第四车辆间距离检测单元102-104检测到。
                        (表9)
    D1     D2     D3     D4     控制模式
    ×     ×     ×     ×     传统的巡航控制
在此情况下，车辆间距离控制器110基本上根据一种传统的巡航控制方法来控制车辆。
如以上所显示，对于根据本发明的实施例的用于控制车辆间距离的装置，通过同时采用一种用于长程车辆检测的雷达传感器和用于短程车辆检测的微波传感器，可获得的车辆间距离控制的距离范围能够得到扩展。
考虑到雷达传感器和微波传感器所采用的频率之间完全不同(例如，雷达传感器的正常频率在76Ghz附近，而微波传感器的正常频率在40Ghz附近)，波干扰是不存在的。
此外，由于到达前方车辆的车辆间距离是自动控制的，与前方车辆有多远没有关系，驾驶的舒适性得到了增强。
另外，重量轻于短程雷达传感器的微波传感器的采用，有助于减轻车辆的整体重量。
虽然已经结合当前被认为是最实际的和优选的实施例对本发明进行了说明，应该理解，本发明并不局限于所公开的实施例，而是相反，是要函概包括于所附的权利要求书的精髓和范围中的各种改进形式和等价结构。

Claims (6)

1.一种用于控制车辆的车辆间距离的装置，其特征在于包括：
用于检测所述车辆的行驶状态的车辆行驶状态检测单元；
用于检测到达正前方车辆的第一距离的第一车辆间距离检测单元，所述第一车辆间距离检测单元被安装在所述车辆前面的中心点；
用于检测到达正前方车辆的第二距离的第二车辆间距离检测单元，所述第二距离是相对于其中心点与所述车辆的前面中心点相一致的位置来检测的；
用于基于第一距离和第二距离来判断正前方车辆存在，且用于基于正前方车辆的存在来控制所述车辆的行驶状态的车辆间距离控制器；和
用于在所述车辆间距离控制器的控制下，通过调整所述车辆的行驶状态，来控制到达正前方车辆的车辆间距离的距离控制执行器单元。
2.如权利要求1所示的装置，其特征在于第一车辆间距离检测单元包括至少一个长程雷达传感器。
3.如权利要求1所示的装置，其特征在于第二车辆间距离检测单元包括至少一个短程微波传感器。
4.如权利要求1所示的装置，其特征在于，还包括：
用于检测到达侧前方车辆的第三和第四距离的第三和第四车辆间距离检测单元，所述第三和第四距离是沿着所述车辆的偏向侧方向前方向来检测的，所述第三和第四车辆间距离检测单元分别被配置在所述车辆的左前角和右前角。
5.如权利要求4所示的装置，其特征在于第三和第四车辆间距离检测单元分别包括至少一个短程微波传感器。
6.如权利要求4所示的装置，其特征在于所述车辆间距离控制器基于所述第三和第四距离判断侧前方车辆的存在，并基于侧前方车辆的存在控制所述车辆的行驶状态。
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