CN1780746A - 在汽车中用于控制速度和距离的装置 - Google Patents

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Abstract

在汽车中用于控制速度和距离的装置，带有用于测定在汽车前部地带的物体方位的定位系统(22)，用于选出一个测定了方位的物体作为控制距离的目标物体的调节器(14)和选择装置(24)，并且具有只在极限速度(V_极限)之下有用的低速行驶功能，在该功能中，选择装置(24)把扩大种类的物体归入可能的障碍物，以用于识别跟随行驶的识别装置(26)为特征，其中在前面行驶的汽车被作为目标物体被跟随，和一个根据识别装置识别出的行驶状态确定极限速度(V_极限)的确定装置(28)。

Description

在汽车中用于控制速度和距离的装置
背景技术
本发明涉及到一种在汽车中用于控制速度和距离的装置，带有用于测定在汽车前部地带的物体方位的定位系统，用于选出一个测定了方位的物体作为控制距离的目标物体的调节器和选择装置，并且带有只在极限速度之下有用的低速行驶功能，在该功能中，选择装置把扩大种类的物体归入可能的障碍物。
这种装置也被称为自适应速度控制系统、或者ACC(自适应导航控制)系统，并且例如在高速公路上行驶时，因此汽车的速度可以这样匹配，在跟随行驶中，以一个合适的安全距离跟随在前面行驶的汽车。对此在自由行驶时，即当在自身的车道上测不到在前面行驶的汽车的方位时，进行对由司机选出的希望速度的控制。由于安全的原因，这种ACC功能只在确定的最低速度之上随时提供使用，并且要预先确定交通情况，在这种交通情况下通常不考虑在行车道上静止的障碍物。因此作为控制距离的目标物体只考虑移动的目标，而在行车道周围的静止目标不予理睬。
由DE 19833645 A1和DE 19958520 A1，在开头时已经提到的装置已是大家所熟知的，它作为低速行驶功能，例如具有所谓的停滚、或者停走功能(Stop & Roll，Stop & Go-Function)。例如在堵车中，汽车在紧跟着前面的车辆行驶时，用停滚功能可以自动进入制动状态。此外停走功能也可使汽车能自动重新开动，并且在定位系统和选择装置足够可靠时，在繁忙的交通情况下，例如也可在城市交通中使用。
在这种低速行驶功能中也必须考虑到不移动的物体，例如停在车道上的汽车。其困难在于，在选择装置中重要物体的选择准则要这样确定，一方面可以可靠地避免与障碍物的碰撞，然而另一方面又不要使在行车道周围的假障碍物导致错误的反应。对于目标物体的选择通常确定一个行驶轮胎，它的宽度和走向要尽可能精确的与自身汽车行驶的车道相符合。如果行驶轮胎选择太窄，危险在于，障碍物、例如停在行车道上的汽车，不完全测量未被考虑到。然而随着行驶轮胎宽度的增加提高了错误制动的危险，这对于跟随车辆是不可预见的，并且因此对于跟随车辆增大了事故的风险。随着增加的行驶速度距离范围变得更大，在这个距离范围之内，静止的物体作为可能的障碍物都必须考虑到。因为随着增加的速度，因此错误反应的危险变得更大，并且这种错误反应的后果变得更加严重，所以低速行驶功能只在确定的极限速度之下是有用的。当司机激活了低速行驶功能时，那么汽车的速度，并且可能地话可由司机选择的希望速度也自动地被限制在极限速度上。当司机希望更高的速度时，他必须将低速行驶功能休眠，或者转换到ACC功能。当司机通过油门踏板操作过度激励控制速度时，也可以实现自动转换，与一个给司机的光学的或者声学的提示相联系，低速行驶功能被休眠。
发明内容
本发明以在权利要求1中的特征提供了如下优点，低速行驶功能的速度范围在不损害安全性的情况下被扩大。此外本发明把麻烦变成了有利，在跟随行驶中，一个重要障碍物的可靠的识别，当跟随在前面行驶的汽车时，可比在自由行驶中更简单地被实现。当没有把握时，是否在车道的周围，或者在车道周围的附近，静止的或者非常缓慢移动的物体是一个重要的障碍物，即由此使判定变得简单，作为目标物体被跟随的在前面行驶的汽车本身要对障碍物要作出反应，或者无危险的通过这个障碍物。尤其是在目标物体以相对近的距离被跟随的情况下，因此在障碍物识别中可以达到高的可靠性，而在目标物体距离远时，或者在自由行驶的情况下，障碍物识别是难以解决的。由于这一原因根据本发明的装置具有一个在跟随行驶和自由行驶之间进行辨别的识别装置。那么低速行驶功能的差速度依赖于情况而变化。在最简单的情况下它可以这种方式执行，在跟随行驶中比在自由行驶中选择更高的极限速度。
本发明的优选方案和替代方案在从属权利要求中作了说明。
当识别装置识别出从跟随行驶到自由行驶的变化，即识别出目标物体的消失时，将自动转换到较低的极限速度上。那么优选的是汽车的实际速度，只要它处于较低的极限速度之上，只是逐渐地降低到新的极限速度。对此为了控制减速过程，不得已动用本来在调节器中已有的功能。然而优选的是极限速度不要突然转换，而是以一个时间控制、或者加速控制的斜坡函数降低到较小的极限速度。以这种方式可以达到，以一个适中的减速实现速度对于新的情况的匹配，它不会使汽车乘客感觉到不舒适，并且不会使跟随的汽车发生混乱。相应地也适用于在从自由行驶到跟随行驶变化时汽车的极限速度和加速性能的提高，例如当一辆在前面行驶的汽车驶入到自己的车道上时。
在一个特别优选的实施方式中，极限速度在确定的上限和下限之内依赖于目标物体的距离，当距离前面行驶的汽车较近时，允许较高的极限速度。当在控制距离的范围内在规定的额定距离下跟随的前面行驶的汽车的速度围绕着极限速度变化时，那么它尤其具有优越性。作为例子可设想，在前面行驶的汽车的速度快达到在当前有效的极限速度，并且汽车的距离相当于本身与速度有关的并由规定的时间间隙、即两个汽车通过车道上的同一个地点的时间间隔确定的额定距离。这时当在前面行驶的汽车减速时，那么距离控制器以自身汽车相应的减速作出反应。与此同时额定距离减小与此相应地实际距离也减小。那么当在前面行驶的汽车重新加速时，并且与此同时暂时超过至今为止的极限速度时，比方说为了赶上其他的在前面行驶的汽车，那么在不变的极限速度时，自身的汽车可以不再跟随在前面行驶的汽车。而当极限速度相应于较近的实际距离被提高时，那么自身汽车也可以暂时以提高的速度行驶，并且保持到目标物体的距离。以这种方式避免了自身汽车的落后，并且因此避免了对交通流的干扰。只有当在前面行驶的汽车继续加速时，并且因此额定的和实际的距离重新被扩大时，极限速度也重新降低，并且当自身汽车达到这个极限速度时，限制速度的功能将起作用。
附图说明
本发明的实施例在附图中作了描述，并且在接下来的说明中将进一步解释。
如图所示：
图1是根据本发明装置的方框图；
图2是在跟随行驶中极限速度与到目标物体距离关系的图解；
图3是用于解释本装置工作原理的流程框图。
具体实施方式
图1所示是ACC控制模块10，它构成了在汽车中用于速度和距离控制的核心部件，它的功能例如由一个或者多个合适的可编程序微处理器执行。通过在汽车的仪表板或者方向盘上布置的输入装置12，司机可以输入不同命令，为了激活或者休眠ACC控制模块10的不同功能，并且尤其是为了输入在自由行驶中希望控制的速度。调节器14把希望的速度与由一个未图示的速度传感器所测量的汽车实际速度V进行比较，并且通过输出单元16干涉驱动系统18，并且一旦需要也可干涉汽车的制动系统20，以便将速度调节到希望的速度。
例如以角度分辨雷达传感器形式的定位系统22，测定在汽车前部地带的静止的和移动的物体的方位，并且将所测量物体的测量距离、相对速度和方位角报告给选择装置24。根据数据，当物体的相对速度与汽车自身的实际速度V一致时，物体被识别出是静止的。在只在确定的最低速度Vmin之上被激活的ACC方法中，静止物体不被理睬。根据距离和角度数据，选择装置24对于每个物体检查，物体是否处在确定的、近似地代表了汽车自身行驶车道的宽度和走向的行驶轮胎之内或者之外。当至少一个移动的物体被测到其方位在行驶轮胎之内时，那么在有多个物体的情况下，这个具有最小距离的物体就被选作为控制距离的目标物体。这个目标物体的距离和相对速度的数据被传送给调节器14，调节器根据这些数据改变汽车的速度，使其以确定的、在一定的极限内可由司机选择的时间空隙跟随目标物体。
当汽车的速度未超过最低速度Vmin时，ACC方法被休眠，并且司机收到一个声学的或者光学的报告，这个功能不能使用。那么司机要么自己进行汽车的控制，要么激活在调节器14中已执行的低速行驶功能，例如激活一个停走功能，它在较低的速度范围直到速度为0也随时可使用，此外当在前面行驶的汽车停住时，它允许汽车进入制动状态。然而如在下面还要详细说明的，停走功能只在确定的极限速度V_极限之下随时可使用，它在一定的极限之内是变化的。ACC方法的最低速度Vmin优选是处在低速行驶功能极限速度V_极限变化范围之内或者之下，以使其存在一个确定的重叠区域，在这个区域中两个功能都可随时提供使用。
当选择装置24选择了一个控制距离的目标物体时，那么在识别装置26中特征位F设定为1。如果目标物体消失了，或者一开始就不存在目标物体，那么特征位F设定为0。通过这种方式识别装置26可以区别跟随行驶(F＝1)和自由行驶(F＝0)。这一信息在确定装置28中用于确定低速行驶、或者停走功能各自的极限速度V_极限。这个极限速度被传递给调节器14，并且当低速行驶功能被激活时，替代或者限制由司机选出的希望的速度。当汽车的实际速度V位于极限速度V_极限之上时，为此将通过合适的显示通知司机，低速行驶功能未被激活，或者汽车被自动减速到V_极限。
在自由行驶中，极限速度V_极限的值为V0，它形成了极限速度变化范围的下限，例如40km/h。而在跟随行驶(F＝1)中，如在图2中所示，极限速度V_极限依赖于目标物体的距离D，是一个单调下降函数。在近的距离D时，V_极限在变化范围的上限的值为V1，例如50km/h。在中等距离D时，V_极限在所示的例子中线性地持续减少到值V0。在距离还较大时，V_极限保持在值V0上不变。这种考虑以该函数变化为基础，静止的或者非常缓慢的物体，它在低速行驶方法中同样被视为是可能的障碍物，那么相对于跟踪的目标物体距离越近，作为真实的障碍物的识别就越容易和越可靠，或者作为无关紧要的物体就可确定不予理睬。例如选择装置24是这样设计的，测量距离大于(在前面行驶的汽车)目标物体距离D的静止物体被视为是无关紧要的不予理睬。同样正巧被在前面行驶的汽车越过的静止的物体也可以被归入无关紧要的一类。那么作为真正静止的障碍物基本上只剩下这种物体了，当在前面行驶的汽车经过这个物体的位置之后，该物体第一次被定位系统抓住。例如对此比方说是突然从一条横向的马路上驶过来的汽车，或者是一辆停靠的汽车突然打开的司机车门。在一个细化的选择程序中也可以考虑到，在前面行驶的汽车是否以速度变化或者转向绕行对于想象的障碍物作出反应。在自身的汽车和目标物体之间的距离D越小，所有这些准则就越可靠。
在图3中借助于流程框图解释装置的工作原理。
在步骤S1中，识别装置26根据由选择装置24提供的信息，检查是否存在或者不存在跟随行驶。当不存在跟随行驶时，在步骤S2中特征位F确定为0。否则在步骤S3中特征位F被确定为1，并且要读取所选择目标物体的测量距离D。然后跟着在两种情况下，在步骤S4中根据特征位F的状态和测量的距离D，按照在图2中所示的相互关系，以及在根据到目前为止的V_极限值(限制的变化率)，进行极限速度V_极限的计算。然后在步骤S5中检查，低速行驶功能“停走”是否是激活的。当其未被激活时，返回到步骤S1，并且循环重复前面所描述的步骤。当在步骤S5中的提问得到肯定的答案时，将在步骤S6中检查汽车的实际速度V是否大于V_极限加上一定的公差范围Δ。当是否定的情况时，在步骤S7中计算的极限速度将被传递给调节器14。如果由司机通过输入装置12选出的希望速度大于V_极限，则希望速度被限制在V_极限上。同样将防止司机事后输入比V_极限更大的希望速度。因此只要低速行驶功能是激活的，就保证了汽车的速度不大于V_极限。紧接着由步骤S7返回到步骤S1，并且循环重复所描述的步骤。
当司机试图激活低速行驶方法时，虽然实际速度还没有减少到V_极限以下，或者当司机用油门踏板过度激励速度控制时，那么例如可能发生实际速度V大于V_极限+Δ的情况。在这种情况下，在步骤S8中出现给司机的相应提示输出。然后也返回到步骤S1。当V_极限由于失去目标物体被减小时，那么在持续重复进行的步骤S4中它的减小进行的要缓慢，以使调节器14总是能够跟踪在步骤S7中的变化，并且不放弃公差范围Δ。
当较低的极限速度V_极限有效时，那么由司机通过输入装置12输入的希望速度首先继续保持存储。然后在从自由行驶过渡到跟随行驶时，极限速度可以提高到最初由司机选择的希望速度，然而最高到V1。

Claims (8)

1.在汽车中用于控制速度和距离的装置，带有用于测定在汽车前部地带的物体方位的定位系统(22)，用于选出一个测定了方位的物体作为控制距离的目标物体的调节器(14)和选择装置(24)，并且具有只在极限速度(V-极限)之下有用的低速行驶功能，在该功能中，选择装置(24)把扩大种类的物体归入可能的障碍物，其特征在于，包括一个用于识别跟随行驶的识别装置(26)，其中在前面行驶的汽车被作为目标物体被跟随，并且包括一个根据识别装置识别出的行驶状态确定极限速度(V-极限)的确定装置(28)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，低速行驶功能是一种可以使汽车进入制动状态的功能。
3.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，当识别装置(26)未识别出跟随行驶时，在自由行驶中极限速度(V-极限)具有确定值(V0)，而在跟随行驶中具有更高的值(V1)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，确定装置(28)在识别装置(26)识别出行驶状态的变化时使极限速度(V-极限)逐渐地以限制的变化率由确定值(V0)变化到更高的值(V1)，或者反过来。
5.根据权利要求3或者4所述的装置，其特征在于，在跟随行驶中，极限速度(V-极限)是目标物体测量距离(D)的单调下落函数。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，为了到目标物体的距离(D)大，极限速度(V-极限)降低到为自由行驶确定的值(V0)。
7.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，选择装置(24)在激活的低速行驶功能中也处理静止的物体。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，选择装置(24)对于判定在跟随行驶中，一个静止的物体是否是一个重要的障碍物，要分析在静止物体的定位数据和跟随目标物体的定位数据之间的关系。
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