ES2825374T3 - Procedimiento y sistema de control de dirección de vehículo de conducción autónoma - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para la conduccion autonoma de un vehiculo, que comprende: obtener (S410) informacion sobre un angulo de direccion esperado de un vehiculo, segun una operacion de control de planificacion automatica; detectar (S420) si un conductor aplica un par efectivo a un volante; determinar (430) un par instantaneo de intencion de conduccion autonoma, que comprende: en respuesta a la deteccion de que el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, calcular una diferencia entre un angulo de giro del volante controlado por el conductor y el angulo de direccion del vehiculo esperado; y determinar un par instantaneo de intencion de conduccion autonoma segun la diferencia, en donde el par instantaneo de intencion de conduccion autonoma se aplicara a un sistema de direccion del vehiculo; determinar un estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conduccion autonoma; aumentar el par instantaneo de intencion de conduccion autonoma, determinado segun la diferencia en respuesta a la determinacion de que el estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conduccion autonoma es un estado de alta fiabilidad; y disminuir el par instantaneo de intencion de conduccion autonoma, determinado segun la diferencia, en respuesta a la determinacion de que el estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conduccion autonoma es un estado de baja fiabilidad.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y sistema de control de dirección de vehículo de conducción autónoma
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo del control de vehículos, en particular a un procedimiento de control de dirección y a un sistema de control de dirección para la conducción autónoma de un vehículo.
Antecedentes
El desarrollo de tecnologías de vehículos ha facilitado la producción y la implementación de vehículos autónomos.
En un sistema de control de dirección existente de un vehículo autónomo, un sistema de control de planificación en el sistema autónomo calcula un radio de giro deseado del vehículo en función de un resultado de posicionamiento de detección y una dirección asistida se gira a una posición determinada bajo el control del ángulo de giro.
Los sistemas de dirección asistida eléctrica (EPS) existentes de los vehículos pueden aplicar un par de asistencia de dirección según las operaciones del conductor en el volante de dirección para ayudar al conductor a girar el volante con un par pequeño.
El documento US 2011/0279254 se considera la técnica anterior más cercana y desvela un procedimiento y un dispositivo para realizar una maniobra de evitación para un vehículo de motor. El documento WO2016/006013 desvela un dispositivo de control de dirección con un modo de dirección manual y un modo de dirección automático obligatorio en el que la dirección de desplazamiento se controla automáticamente utilizando una cantidad de control del volante añadida al volante.
Sumario de la invención
Los inventores analizaron los sistemas de control de la dirección de los vehículos autónomos existentes y concluyeron que, en última instancia, los sistemas de control de la dirección tienen como objetivo controlar el volante para alcanzar un ángulo de giro esperado sin importar el control del par o el control del ángulo de giro. Como resultado, cuando el conductor quiere intervenir en el proceso de conducción, debe entrar en conflicto con el sistema de conducción autónoma y tomar el control del volante del manipulador, que no es una forma ideal de cambiar entre conducción manual y conducción autónoma. Como tales, los sistemas de conducción autónoma existentes solo pueden funcionar de forma independiente y no pueden funcionar en armonía con un conductor humano. Esto se debe a que, en la tecnología convencional, cuando el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma entra en conflicto con el ángulo de giro esperado del conductor humano, el sistema de conducción autónoma intenta hacer que el volante alcance el ángulo de giro esperado (que significa una desviación de la operación del conductor humano) o sale del estado de conducción autónoma (que significa intervención manual para recuperar el control del vehículo).
Sin embargo, un sistema EPS existente de un vehículo puede ayudar al conductor solo mediante la entrada del conductor y no puede implementar una función de conducción autónoma activa.
El objetivo de la presente invención es superar las desventajas e inconvenientes de la técnica anterior y proponer un nuevo procedimiento de control de dirección y un sistema de control de dirección para la conducción autónoma de un vehículo de modo que el conductor y el sistema de conducción autónoma participen conjuntamente. en el proceso de conducción.
La presente solicitud propone un procedimiento para la conducción autónoma de un vehículo según la reivindicación 1 y un sistema para controlar un vehículo según la reivindicación 7.
Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de control de dirección para la conducción autónoma de un vehículo, que incluye específicamente:
en primer lugar, una etapa para calcular un ángulo de dirección esperado del vehículo, que comprende obtener información sobre un ángulo de dirección esperado de un vehículo basándose en una operación de control de planificación automática;
en segundo lugar, una etapa para detectar el funcionamiento del volante de un conductor, que comprende detectar si un conductor aplica un par efectivo a un volante; y
en tercer lugar, una etapa para determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma, que comprende: cuando se detecta que el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, calcular una diferencia entre un ángulo de giro del volante controlado por el conductor y el ángulo de dirección del vehículo esperado y determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma según la diferencia, en el que el par instantáneo de intención de conducción autónoma debe aplicarse a un sistema de dirección.
Además, la etapa de determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma según la diferencia puede incluir específicamente:
determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma más grande cuando la diferencia entre el ángulo de giro del volante controlado por el conductor y el ángulo de dirección del vehículo esperado es mayor, en el que el par instantáneo de intención de conducción autónoma es opuesto a un par que el conductor debe proporcionar. Por lo tanto, si la diferencia es mayor, el par que el conductor debe proporcionar es mayor.
Además, cuando el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, el par de dirección aplicado al volante puede incluir un par de dirección aplicado por el conductor, un par de asistencia a la dirección de un sistema de asistencia a la dirección del vehículo y el par instantáneo de intención de conducción autónoma.
Además, el par instantáneo de intención de conducción autónoma Tc puede determinarse según la fórmula siguiente: Tc = -S/g(7conductor) ■ f(fabs(Ap)), en la que Ap puede determinarse según la fórmula siguiente:
en la que Tconductor denota un par aplicado actualmente por el conductor, p e denota un ángulo de giro esperado de conducción autónoma, p conductor denota un ángulo de giro donde se encuentra el volante y sig(Tconductor) denota la dirección del par aplicado actualmente por el conductor;
f es una función de correlación positiva de un valor absoluto de Ap y puede satisfacer las siguientes condiciones:
( f ( 0 ) — 0
(0 < f a b s
(T
c
) < f a b s
i j
eps
) ’
en la que Teps denota un par de asistencia a la dirección.
Además, el procedimiento para determinar el estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma puede basarse en la complejidad del entorno actual de la carretera de conducción autónoma y el rigor de una condición de iluminación.
Además, en la etapa de detección de funcionamiento del volante del conductor, cuando se detecta que el conductor no ha aplicado el par efectivo al volante, el controlador de dirección puede controlar el ángulo de giro del volante para alcanzar el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de control de dirección de un vehículo, incluyendo el sistema:
una unidad de cálculo del ángulo de dirección del vehículo esperado para obtener información sobre un ángulo de dirección esperado de un vehículo basándose en una operación de control de planificación automática;
una unidad de detección de funcionamiento del conductor para detectar si un conductor aplica un par efectivo a un volante; y
una unidad de determinación de par instantáneo de intención de conducción autónoma para, cuando se detecta que el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, calcular una diferencia entre un ángulo de giro del volante controlado por el conductor y el ángulo de giro esperado del volante vehículo y determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma según la diferencia, en el que el par instantáneo de intención de conducción autónoma debe aplicarse a un sistema de dirección.
Además, el par instantáneo de intención de conducción autónoma determinado por la unidad de determinación del par instantáneo de intención de conducción autónoma puede incluir:
un par instantáneo de intención de conducción autónoma más grande determinado cuando la diferencia es mayor, en el que el par instantáneo de intención de conducción autónoma es opuesto a un par que el conductor necesita proporcionar y, por lo tanto, si la diferencia es mayor, el par que el conductor necesita proporcionar es más grande.
Además, cuando el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, el par de dirección aplicado al volante incluye un par de dirección aplicado por el conductor, un par de asistencia a la dirección de un sistema de asistencia a la dirección del vehículo y el par instantáneo de intención de conducción autónoma.
Además, la unidad de determinación del par instantáneo de intención de conducción autónoma puede determinar el par instantáneo de intención de conducción autónoma Tc según la siguiente fórmula:
Tc s Í g (Tconductor) ' f ( f a b s ( Ap ) ) ,
en la que Ap se puede determinar según la siguiente fórmula:
en la que Tconductor denota un par aplicado actualmente por el conductor, p e denota un ángulo de giro esperado de conducción autónoma, p conductor denota un ángulo de giro donde se encuentra el volante y sig(Tconductor) denota la dirección del par aplicado actualmente por el conductor;
f es una función de correlación positiva de un valor absoluto de A p y puede satisfacer las siguientes condiciones:
( f ( 0 ) = 0
(0 <
fa b s
( j c
) <
fabs
(TepS
) ’
en la que Teps denota un par de asistencia a la dirección.
Además, el sistema de control de dirección puede incluir además una unidad de determinación del estado operativo del sistema de conducción autónoma para determinar un estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma, en el que:
la unidad de determinación del par instantáneo de intención de conducción autónoma aumenta el par instantáneo de intención de conducción autónoma determinado según la diferencia y emitido por un controlador de dirección en respuesta a la determinación de que un estado operativo del sistema de conducción autónoma es un estado de alta fiabilidad; o
la unidad de determinación de par instantáneo de intención de conducción autónoma disminuye el par instantáneo de intención de conducción autónoma determinado según la diferencia y emitido por el controlador de dirección cuando se determina que el funcionamiento del sistema de conducción autónoma se encuentra en un estado de baja fiabilidad.
Además, el procedimiento para determinar el estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma puede basarse en la complejidad del entorno actual de la carretera de conducción autónoma y el rigor de una condición de iluminación.
Adicionalmente, el sistema de control de dirección puede incluir además una unidad de control de dirección automática para controlar el ángulo de giro del volante para alcanzar el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma cuando la unidad de detección de operación del conductor detecta que el conductor no ha aplicado el par al volante.
En comparación con los sistemas EPS convencionales, el procedimiento de control de dirección y el sistema de control para la conducción autónoma de un vehículo según las realizaciones de la presente invención pueden inspeccionar si las operaciones de un conductor son consistentes con las expectativas de conducción autónoma g según los resultados del cálculo del sistema de conducción y determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma para aplicar según un grado de inconsistencia. Como tal, el procedimiento de control de dirección y el sistema de control desvelados en el presente documento pueden urgir al conductor de la intención de dirección del sistema de conducción autónoma, en lugar de asistir de forma pasiva la operación del conductor solo conforme a las operaciones del conductor como en los sistemas de EPS. Asimismo, en comparación con los sistemas de control de dirección de conducción autónoma existentes, pueden afectar al par que aplicará el conductor mediante el cambio del par instantáneo de intención de conducción autónoma, lo que incita al conductor humano sobre la intención de dirección de la conducción autónoma al tiempo que se asegura la coexistencia del conductor humano y la conducción autónoma para evitar conflictos o la salida del estado de conducción autónoma debido a la diferencia entre la intención de dirección del conductor y la intención de conducción autónoma en el pasado.
El procedimiento de control de la dirección y el sistema de control de la dirección según la presente invención pueden afectar a una operación de conducción humana cambiando el modo del par según el ángulo de dirección esperado calculado por el sistema de conducción autónoma. El conductor no tendrá que cambiar sus operaciones de dirección, pero se le incitará a un comportamiento de conducción recomendado de la conducción autónoma y, en la mayoría de los casos, el conductor puede participar en el proceso de control de dirección con casi ninguna operación, mejorando de este modo la seguridad y la comodidad de una experiencia de conducción.
Breve descripción de los dibujos
Estos y/u otros aspectos y ventajas de la presente invención quedarán más claros y se entenderán más fácilmente a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones de la presente invención en combinación con los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama de flujo de un procedimiento de control de dirección para la conducción autónoma de un vehículo según una realización de la presente invención;
la figura 2 es un diagrama de estructura de un sistema de control de dirección para la conducción autónoma de un
vehículo según una realización de la presente invención;
la figura 3 es un diagrama de estructura esquemático de un sistema 300 de control de dirección que incluye una unidad de control de dirección automática según una realización de la presente invención; y
la figura 4 es un diagrama de flujo general de un procedimiento de control de dirección para la conducción autónoma de un vehículo según una realización de la presente invención.
Descripción detallada de realizaciones
Para que los expertos en la técnica comprendan mejor la presente invención, la presente invención se describirá con más detalle a continuación en combinación con los dibujos adjuntos y realizaciones específicas.
La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de un sistema 100 de control de dirección para la conducción autónoma de un vehículo según una realización de la presente invención.
El sistema 100 de control de dirección puede incluir las siguientes unidades: una unidad 110 de detección de funcionamiento del conductor, una unidad 120 de cálculo del ángulo de dirección esperado del vehículo y una unidad 130 de determinación de par instantáneo de intención de conducción autónoma.
Opcionalmente, el sistema 100 de control de dirección puede incluir además una unidad 140 de aplicación de par de dirección.
La unidad 110 de detección de funcionamiento del conductor puede configurarse para detectar si un conductor aplica un par efectivo a un volante.
Generalmente, se proporciona un sensor de par en el volante. Cuando el conductor gira el volante, el sensor de par puede detectar una entrada de par. En este momento, se determina que el conductor está accionando el volante, es decir, se aplica un par efectivo al volante. Si el sensor de par no detecta una entrada de par, se puede determinar que el conductor no acciona el volante, es decir, no se aplica un par efectivo al volante.
La unidad 120 de cálculo del ángulo de dirección esperado del vehículo puede configurarse para obtener información sobre un ángulo de dirección esperado de un vehículo según una operación de control de planificación automática.
Por ejemplo, el ángulo de dirección del vehículo esperado puede obtenerse basándose en una operación de control de planificación realizada según una entrada de detección y posicionamiento.
La unidad 130 de determinación de par instantáneo de intención de conducción autónoma puede configurarse para calcular una diferencia entre un ángulo de giro del volante controlado por el conductor y el ángulo de dirección esperado de un vehículo y determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma según la diferencia, cuando se detecta que el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, en el que el par instantáneo de intención de conducción autónoma debe aplicarse a un sistema de dirección.
En un ejemplo, cuando la unidad 130 de determinación del par instantáneo de intención de conducción autónoma determina un par instantáneo de intención de conducción autónoma mayor cuando la diferencia entre el ángulo de giro del volante controlado por el conductor y el ángulo de dirección esperado del vehículo es mayor cuando la determinación de un par instantáneo de intención de conducción autónoma, en el que el par instantáneo de intención de conducción autónoma es opuesto a un par que el conductor necesita proporcionar, de modo que el par que el conductor necesita proporcionar es mayor. Por lo tanto, cuando el conductor acciona el volante, a medida que el volante se acerca gradualmente al ángulo de dirección esperado del vehículo, el conductor puede sentir que ahorra cada vez más trabajo y, por lo tanto, puede darse cuenta de que su proceso de conducción es consistente con la intención de control de conducción autónoma. De lo contrario, cuando el ángulo de dirección se desvía gradualmente del ángulo de dirección esperado, el conductor puede sentir que requiere cada vez más trabajo y, por tanto, puede darse cuenta de que su proceso de conducción es contrario a la intención del control de la conducción autónoma.
Una vez que el conductor se da cuenta de la intención del control de la conducción autónoma, puede determinar si cometió un error en la operación anterior. Si confirma que no cometió un error, puede hacer ajustes a tiempo. Si confirma que su operación no ha sido errónea, puede, por ejemplo, ignorar la intención del control de conducción autónoma, continuar operando como planeó inicialmente o apagar temporalmente el control de conducción autónoma (por ejemplo, mediante un botón de opción para salir del control de conducción autónoma proporcionado por el vehículo) y concentrarse en conducir el vehículo de acuerdo con la intención del conductor.
En los sistemas de EPS convencionales, el par para accionar la dirección del volante se compone de un par de dirección aplicado por el conductor y un par de asistencia a la dirección del sistema de asistencia a la dirección.
De acuerdo con el sistema de control de dirección de la realización de la presente invención, cuando se detecta que el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, el sistema de conducción autónoma y el conductor participan conjuntamente en el proceso de dirección aplicando el par instantáneo de intención de conducción autónoma.
De acuerdo con una realización de la presente invención, cuando el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, el par de dirección aplicado al volante por la unidad 140 de aplicación del par de dirección puede incluir un par de dirección aplicado por el conductor, un par de asistencia de dirección de un sistema EPS del vehículo y el par instantáneo de intención de conducción autónoma.
Es decir, el par de dirección en este momento se puede determinar según la siguiente fórmula (1):
T T conductor Teps Tc (1),
en la que Tconductor es el par de dirección de un conductor. Teps es un par de asistencia a la dirección y Tc es un par instantáneo de intención de conducción autónoma.
Cuando el ángulo de dirección especificado es cero, el par puede ser cero, el par en sentido antihorario es positivo y el par en sentido horario es negativo.
En un ejemplo, el par instantáneo de intención de conducción autónoma Tc se puede determinar según la siguiente fórmula (2):
Tc
= -sigQc
conductor
)
■
f(fabs(Ap))
(2),
en la que Ap se determina según la siguiente fórmula (3):
A P
P
e
P
conductor
(3),
en la que Tconductor denota un par aplicado actualmente por el conductor, p e denota un ángulo de giro esperado de conducción autónoma, p conductor denota un ángulo de giro donde se encuentra el volante y sig(Tconductor) denota la dirección del par aplicado actualmente por el conductor;
f es una función de correlación positiva de un valor absoluto de A p y puede satisfacer las condiciones (4):
í(0 <
fabs
f ( (
T
0c )) = <
f
0
a b s
(
T
eps)
( (4) h
en la que Teps denota un par de asistencia a la dirección y f abs(Tc) denota un valor absoluto de Tc.
De acuerdo con el sistema de control de la dirección de la realización de la presente invención, después de aumentar el par instantáneo de intención de conducción autónoma, el sistema puede hacer que el conductor sienta que ahorra más trabajo controlar el volante para girar al ángulo de dirección esperado del sistema de conducción autónoma y que es más laborioso controlar el volante para que gire en sentido contrario al ángulo de dirección esperado del sistema de conducción autónoma.
En un ejemplo, el sistema de control de dirección puede adoptar una estrategia de par instantáneo de intención de conducción autónoma en consideración de un estado operativo del sistema de conducción autónoma además de la diferencia entre la operación del conductor y el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma y puede cambiar la magnitud del par instantáneo de intención de conducción autónoma según la fiabilidad del estado de conducción autónoma, cambiando de este modo el grado de participación de la máquina que dirige el proceso de conducción. El sistema de control de la dirección que determina el par instantáneo de intención de conducción autónoma en consideración del estado operativo del sistema de conducción autónoma se describirá a continuación en combinación con la figura 2.
La figura 2 muestra un diagrama de la estructura de un sistema 200 de control de dirección que determina un par instantáneo de intención de conducción autónoma en consideración de un estado operativo de un sistema de conducción autónoma según otra realización de la presente invención.
Como se muestra en la figura 2, en comparación con el sistema 100 de control de dirección de la figura 1, el sistema 200 de control de la dirección incluye además una unidad 250 de determinación del estado operativo del sistema de conducción autónoma además de la unidad 210 de detección de la operación del conductor, la unidad 220 de cálculo del ángulo de dirección esperado del vehículo, la unidad 230 de determinación del par instantáneo de intención de conducción autónoma y la unidad 240 de aplicación del par de dirección opcional. Las funciones y principios de funcionamiento de la unidad 210 de detección de operación del conductor, la unidad 220 de cálculo del ángulo de dirección esperado del vehículo y la unidad 240 de aplicación del par de dirección son similares a los de las unidades correspondientes de la figura 1, y no se describen en el presente documento de forma redundante. La unidad 250 de determinación del estado operativo del sistema de conducción y la unidad 230 de determinación del par instantáneo de intención de conducción autónoma se describirán principalmente a continuación.
La unidad 250 de determinación del estado operativo del sistema de conducción autónoma puede configurarse para determinar un estado de fiabilidad de operación del sistema de conducción autónoma. Por ejemplo, la unidad 250 de determinación del estado operativo del sistema de conducción autónoma puede determinar un estado de fiabilidad de la operación del sistema de conducción autónoma en combinación con el entorno circundante (geografía, clima, iluminación, etc.) donde se encuentra el vehículo y/o retroalimentación proporcionada por el conductor, etc.
Por ejemplo, si el sistema de conducción autónoma detecta que el entorno actual es complejo o las condiciones de iluminación son malas, la unidad 250 de determinación del estado operativo del sistema de conducción autónoma puede determinar que puede haber una alta probabilidad de que el sistema de conducción autónoma esté en un sistema operativo de baja fiabilidad. Como alternativa, si el sistema de conducción autónoma detecta que el entorno actual es simple y las condiciones de iluminación son buenas, la unidad 250 de determinación del estado operativo del sistema de conducción autónoma puede determinar que el sistema de conducción autónoma está en un estado operativo de alta fiabilidad.
Cuando la unidad 250 de determinación del estado operativo del sistema de conducción autónoma determina que existe una alta probabilidad de que el sistema de conducción autónoma esté en un estado operativo de alta fiabilidad, la unidad 230 de determinación de par instantáneo de intención de conducción autónoma puede reducir (disminuir) la amplitud del par instantáneo de intención de conducción autónoma y el sistema en este momento puede ser similar a los sistemas EPS convencionales. Como alternativa, cuando la unidad 250 de determinación del estado operativo del sistema de conducción autónoma determina que existe una alta probabilidad de que el sistema de conducción autónoma esté en un estado operativo de baja fiabilidad, la unidad 230 de determinación del par instantáneo de intención de conducción autónoma puede aumentar la magnitud del par instantáneo de intención de conducción autónoma para proporcionar una experiencia de conducción mejorada obvia para las operaciones de dirección del conductor.
Como ejemplo, el sistema de control de dirección para la conducción autónoma del vehículo según una realización de la presente invención puede incluir además una unidad de control de dirección automática para, cuando la unidad de detección de operación del conductor no detecta que el conductor ha accionado el volante, es decir, el conductor no ha aplicado el par efectivo al volante, controlando el ángulo de giro del volante para alcanzar el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma y la unidad de control de dirección automática en este momento es consistente con el sistema de control de dirección de conducción autónoma convencional en funcionamiento.
La figura 3 es un diagrama de bloques esquemático que muestra un sistema 300 de control de dirección que incluye una unidad de control de dirección automática según una realización de la presente invención.
En comparación con el sistema 200 de control de dirección de la figura 2, el sistema 300 de control de dirección de la figura 3 puede incluir además una unidad 360 de control de dirección automática. La unidad 360 de control de dirección automática puede recibir el resultado de la supervisión de la unidad 310 de detección de operación del conductor y controla la unidad 340 de aplicación del par de dirección para aplicar un par correspondiente al ángulo de giro determinado por el sistema de conducción autónoma en la dirección esperada del vehículo al volante cuando la unidad 310 de detección de operación del conductor no detecta que el conductor ha accionado el volante, es decir, el conductor no ha aplicado el par efectivo al volante, de modo que el volante puede alcanzar el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma. El par aplicado por la unidad 340 de aplicación del par de dirección en este momento no incluye el par mencionado anteriormente aplicado por el conductor, el par de asistencia EPS y el par instantáneo de intención de conducción autónoma.
A continuación se describirá un procedimiento de control de la dirección de acuerdo con el sistema de control de la dirección descrito anteriormente según una realización de la presente invención en combinación con la figura 4.
La figura 4 es un diagrama de flujo genérico de un procedimiento de control de dirección para la conducción autónoma de un vehículo según una realización de la presente invención.
Como se muestra en la figura 4, una realización de la presente invención proporciona un procedimiento de control de dirección para la conducción autónoma de un vehículo, incluyendo las etapas S410 a S430.
En la etapa S410, se puede obtener información sobre un ángulo de dirección esperado de un vehículo basándose en una operación de control de planificación automática.
En la etapa S420, se detecta si un conductor ha aplicado un par efectivo a un volante.
En la etapa S430, cuando se detecta que el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, se calcula una diferencia entre un ángulo de giro del volante controlado por el conductor y el ángulo de dirección del vehículo esperado y se determina un par instantáneo de intención de conducción autónoma según la diferencia entre los dos y se aplica a un sistema de dirección.
De acuerdo con el procedimiento de control de dirección de la realización de la presente invención, cuando se detecta que el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, el sistema de conducción autónoma y el conductor participan conjuntamente en el proceso de dirección aplicando el par instantáneo de intención de conducción autónoma.
En un ejemplo, en la etapa S430, cuando se determina el par instantáneo de intención de conducción autónoma según la diferencia entre el ángulo de giro del volante controlado por el conductor y el ángulo de giro esperado del vehículo, y la diferencia entre el ángulo de giro del volante controlado por el conductor y el ángulo de dirección del vehículo esperado es mayor, se determina un par instantáneo de intención de conducción autónoma mayor y el par instantáneo de intención de conducción autónoma es opuesto a un par que el conductor necesita proporcionar, de modo que el par que el conductor necesita proporcionar es mayor.
Específicamente, el par de dirección aplicado al volante puede incluir un par de dirección aplicado por el conductor, un par de asistencia a la dirección de un sistema de asistencia a la dirección del vehículo y el par instantáneo de intención de conducción autónoma. Es decir, el par de dirección t en este momento puede determinarse según la siguiente fórmula:
T — Tconductor Teps Tc,
en la que Tconductor es un par de dirección de un conductor, Teps es un par de asistencia a la dirección y Tc es un par instantáneo de intención de conducción autónoma. Cuando el ángulo de dirección especificado es cero, el par es cero, el par en sentido antihorario es positivo y el par en sentido horario es negativo. La fórmula de cálculo del par de compensación, es decir, el par instantáneo de intención de conducción autónoma Tc se determina según la siguiente fórmula:
Tc s íg {rc o n d u c to r) ' f ( f a b s (A p ) ) ,
en la que A p se determina según la siguiente fórmula:
en la que Tconductor denota un par aplicado actualmente por el conductor, p e denota un ángulo de giro esperado de conducción autónoma, Pconductor denota un ángulo de giro donde se encuentra el volante y sig(Tconductor) denota la dirección del par aplicado actualmente por el conductor;
f es una función de correlación positiva de un valor absoluto de Ap y puede satisfacer la condición siguiente:
( f ( 0 ) — 0
(0 < f a b s ( j c) < f a b s ( j eps) ’
en la que Teps denota un par de asistencia a la dirección y f abs(Tc) denota un valor absoluto de Tc. Cabe señalar que el par de dirección t requerido para la dirección en un momento determinado es definido y está determinado por un par de resistencia realimentado por el suelo. El par instantáneo de intención de conducción autónoma es opuesto al par del conductor. Por tanto, cuando el par instantáneo de intención de conducción autónoma es grande (la diferencia entre el ángulo de dirección y el ángulo de giro esperado del vehículo es grande), se requiere un par del conductor mayor para obtener el par de dirección requerido t ; a medida que cambia el ángulo de dirección, la diferencia entre el ángulo de dirección y el ángulo de giro esperado del vehículo cambia, entonces el par instantáneo de intención de conducción autónoma cambia y el par que el conductor necesita proporcionar también cambia, logrando así el propósito de proporcionar una intención de conducción autónoma al conductor.
Puede verse claramente a partir de la fórmula y el análisis anteriores que, según el procedimiento de control de dirección de la realización de la presente invención, después de que se aumenta el par instantáneo de intención de conducción autónoma, el conductor puede sentir que ahorra más trabajo controlar el volante para que gire al ángulo de dirección esperado del sistema de conducción autónoma y es más laborioso controlar el volante para que gire en sentido opuesto al ángulo de dirección esperado del sistema de conducción autónoma.
Por ejemplo, se supone que según el ángulo de dirección actual, el par de dirección total es de 4 Nm (Newton metros), en el que el par de asistencia a la dirección es de 3 Nm y que cuando el sistema de conducción autónoma no se inicia, el conductor proporciona un par adicional de 1 Nm. Después de que se inicia el sistema de conducción autónoma, si la diferencia A p entre el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma y el ángulo de giro del conductor es de 5 grados, el par instantáneo de intención de conducción autónoma Tc es -1 Nm, entonces el par que el conductor debe proporcionar es de 2 Nm. Cuando la diferencia Ap entre el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma y el ángulo de giro del conductor aumenta a 10 grados, el par instantáneo de intención de conducción autónoma Tc es -3 Nm, entonces el par que el conductor necesita proporcionar se convierte en 4 Nm. Como resultado, el conductor necesita proporcionar un par de dirección mayor para mantener el ángulo de giro actual. Por lo tanto, cuando la diferencia Ap entre el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma y el ángulo de giro del
conductor es grande, el conductor siente que es laborioso, pudiendo así darse cuenta de la inconsistencia entre su operación actual y las expectativas del sistema de conducción autónoma.
De acuerdo con el procedimiento de control de la dirección de la realización de la presente invención, en un ejemplo, la estrategia de determinación del par instantáneo de intención de conducción autónoma también puede considerar el estado operativo del sistema de conducción autónoma además de la diferencia entre la operación del conductor y el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma.
Por ejemplo, un estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma se puede determinar de acuerdo con la complejidad del entorno actual de la carretera de conducción autónoma y el rigor de las condiciones de iluminación. Por ejemplo, si el sistema de conducción autónoma detecta que el entorno actual es complejo o que las condiciones de iluminación son malas, puede estar en un estado operativo de baja fiabilidad. En tal caso, se puede reducir la amplitud del par instantáneo de intención de conducción autónoma puede reducirse y el sistema puede ser similar a los sistemas EPS convencionales. Como alternativa, si el sistema de conducción autónoma detecta que el entorno actual es simple y las condiciones de iluminación son buenas, se encuentra en un estado de operativo de alta fiabilidad y la amplitud del par instantáneo de intención de conducción autónoma aumenta para proporcionar una sensación de conducción mejorada obviamente para la operación de dirección del conductor.
En el procedimiento de control de dirección de la presente realización, cuando no se detecta que el conductor ha accionado el volante, es decir, el conductor no ha aplicado el par efectivo al volante, el sistema de conducción autónoma controla el ángulo de giro del volante para alcanzar el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma, y el sistema de conducción autónoma en este momento es consistente con el sistema de control de dirección de dirección de conducción autónoma convencional en funcionamiento.
En comparación con los sistemas EPS convencionales, el procedimiento de control de dirección y el sistema de control para la conducción autónoma de un vehículo según las realizaciones de la presente invención pueden inspeccionar si la operación del conductor es consistente con la expectativa de conducción autónoma según el resultado de cálculo del sistema de conducción autónoma ydeterminar el par instantáneo de intención de conducción autónoma que se aplicará según el grado de inconsistencia, pudiendo así indicar al conductor la intención de dirección del sistema de conducción autónoma, en lugar de ayudar pasivamente la operación del conductor solamente según la operación del conductor como en el sistema EPS; y en comparación con el sistema de control de dirección autónomo existente, pueden afectar al par que aplicará el conductor mediante el cambio del par instantáneo de intención de conducción autónoma, lo que indica al conductor humano la intención de dirección del sistema de conducción autónoma, pero asegurando la coexistencia del conductor humano y la conducción autónoma para evitar el conflicto o la salida del estado de conducción autónoma debido a la diferencia entre la intención de dirección del conductor y la intención de dirección de conducción autónoma en el pasado.
El procedimiento de control de la dirección y el sistema de control de la dirección según la presente invención afectan a una operación de conducción humana cambiando el modo de par según el ángulo de dirección esperado calculado por el sistema de conducción autónoma. El conductor no se verá obligado a cambiar su operación de dirección, pero se le puede indicar un comportamiento de conducción recomendado desde la conducción autónoma y, en la mayoría de los casos, el conductor puede participar en el proceso de control de la dirección con una operación casi nula, mejorando así la seguridad y comodidad de un proceso de conducción.
Cabe señalar que el vehículo en la descripción debe entenderse en un sentido amplio, incluidos varios vehículos grandes, medianos y pequeños, vehículos acuáticos, vehículos transatmosféricos, etc.
Cabe señalar que las etapas relevantes del procedimiento se pueden realizar localmente en el vehículo o en la nube, o tanto localmente como en la nube.
Cabe señalar que, aunque las etapas del diagrama de flujo se muestran en un orden determinado, esto no significa que las etapas solo se puedan realizar en este orden, pero siempre que no exista una interdependencia lógica entre las etapas, las etapas pueden realizarse en orden inverso o en paralelo.
Claims (12)
1. Un procedimiento para la conducción autónoma de un vehículo, que comprende:
obtener (S410) información sobre un ángulo de dirección esperado de un vehículo, según una operación de control de planificación automática;
detectar (S420) si un conductor aplica un par efectivo a un volante;
determinar (430) un par instantáneo de intención de conducción autónoma, que comprende:
en respuesta a la detección de que el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, calcular una diferencia entre un ángulo de giro del volante controlado por el conductor y el ángulo de dirección del vehículo esperado; y
determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma según la diferencia,
en donde el par instantáneo de intención de conducción autónoma se aplicará a un sistema de dirección del vehículo;
determinar un estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma;
aumentar el par instantáneo de intención de conducción autónoma, determinado según la diferencia en respuesta a la determinación de que el estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma es un estado de alta fiabilidad; y
disminuir el par instantáneo de intención de conducción autónoma, determinado según la diferencia, en respuesta a la determinación de que el estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma es un estado de baja fiabilidad.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la determinación (S430) del par instantáneo de intención de conducción autónoma según la diferencia comprende:
determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma más grande, cuando la diferencia es mayor, en donde el par instantáneo de intención de conducción autónoma es opuesto a un par que el conductor necesita proporcionar, y en donde el par que el conductor necesita proporcionar es mayor si la diferencia es más grande.
3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que, cuando el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, el par de dirección aplicado al volante comprende un par de dirección aplicado por el conductor, un par de asistencia a la dirección de un sistema de asistencia a la dirección del vehículo y el par de intención de conducción autónoma.
4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que el par instantáneo de intención de conducción autónoma se determina según la siguiente fórmula:
Tc sig ( j conductor) ' f ( f a b s (A p ) ) ’
en la que Tc es el par instantáneo de intención de conducción autónoma, en donde A p se determina según la siguiente fórmula:
en la que Tconductor denota un par aplicado actualmente por el conductor, pe denota un ángulo de giro esperado de conducción autónoma, pconductor denota un ángulo de giro en donde se encuentra el volante, y sig(Tconductor) denota una dirección del par aplicado actualmente por el conductor;
siendo f una función de correlación positiva de un valor absoluto de Ap y satisfaciendo las condiciones siguientes:
( f ( 0 ) = 0
( 0 < fabs(T c ) < fabs(r ePs ) ’
en la que Teps denota un par de asistencia a la dirección y f abs(Tc) denota un valor absoluto de Tc.
5. El procedimiento según la reivindicación 1, en donde el procedimiento para determinar el estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma comprende:
determinar el estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma, basado en la complejidad de un entorno actual de la carretera de conducción autónoma y en el rigor de una condición de iluminación.
6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende adicionalmente:
en respuesta a la detección de que el conductor no ha aplicado el par efectivo al volante, control del ángulo de giro del volante para alcanzar el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma.
7. Un sistema (100; 200; 300) para controlar un vehículo, que comprende:
una unidad de cálculo del ángulo de dirección esperado del vehículo (120; 220; 320), configurada para obtener información sobre un ángulo de dirección esperado de un vehículo según una operación de control de planificación automática;
una unidad de detección de operación del conductor (110; 210; 310), configurada para detectar si un conductor ha aplicado un par efectivo a un volante;
una unidad de determinación de par instantáneo de intención de conducción autónoma (130; 230; 330), configurada para:
calcular una diferencia entre un ángulo de giro del volante controlado por el conductor y el ángulo de dirección esperado de un vehículo en respuesta a la detección de que el conductor ha aplicado el par efectivo al volante; y
determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma según la diferencia, en donde el par instantáneo de intención de conducción autónoma se aplicará a un sistema de dirección del vehículo; y
una unidad de determinación del estado operativo del sistema de conducción autónoma (250; 350), configurada para:
determinar un estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma;
aumentar el par instantáneo de intención de conducción autónoma, determinado según la diferencia en respuesta a la determinación de que el estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma es un estado de alta fiabilidad; y
disminuir el par instantáneo de intención de conducción autónoma determinado según la diferencia, en respuesta a la determinación de que el estado de fiabilidad de las operaciones del sistema de conducción autónoma es un estado de baja fiabilidad.
8. El sistema de la reivindicación 7, en el que, para determinar el par instantáneo de intención de conducción autónoma según la diferencia, la unidad de detección de operación del conductor (110; 210; 310) es además para: determinar un par instantáneo de intención de conducción autónoma mayor, cuando la diferencia es mayor, en donde el par instantáneo de intención de conducción autónoma es opuesto a un par que el conductor necesita proporcionar y, por lo tanto, si la diferencia es mayor, el par que el conductor necesita proporcionar es más grande.
9. El sistema de la reivindicación 7, en el que, cuando el conductor ha aplicado el par efectivo al volante, el par de dirección aplicado al volante comprende un par de dirección aplicado por el conductor, un par de asistencia a la dirección aplicado por un sistema de asistencia a la dirección del vehículo y el par instantáneo de intención de conducción autónoma.
10. El sistema de la reivindicación 9, en el que la unidad de determinación del par instantáneo de intención de conducción autónoma (130; 230; 330) determina el par instantáneo de intención de conducción autónoma según la siguiente fórmula:
r c — s i g (rconductor) ' f ( f a b s (A p ) ) ,
en la que Tc es el par instantáneo de intención de conducción autónoma, estando determinado Ap según la siguiente fórmula:
en la que Tconductor denota un par aplicado actualmente por el conductor, p e denota un ángulo de giro esperado de conducción autónoma, p conductor denota un ángulo de giro del volante y sig(Tconductor) denota una dirección del par aplicado actualmente por el conductor;
en donde f es una función de correlación positiva de un valor absoluto de Ap y satisface las condiciones siguientes:
( f ( 0 ) — 0
(0 <
fabs(T
c
) <
fa b s i j
eps
) ’
en la que Teps denota un par de asistencia a la dirección y f abs(Tc) denota un valor absoluto de Tc.
11. El sistema de la reivindicación 7, en el que la unidad de determinación del estado operativo del sistema de conducción autónoma (250; 350), además está configurado para:
determinar el estado de fiabilidad de la operación del sistema de conducción autónoma según la complejidad de un entorno actual de la carretera de conducción autónoma y según el rigor de una condición de iluminación.
12. El sistema de la reivindicación 7, que comprende adicionalmente:
una unidad de control de dirección automática (340), configurada para controlar el ángulo de giro del volante con el fin
de alcanzar el ángulo de giro esperado del sistema de conducción autónoma en respuesta a la detección de que el conductor no ha aplicado el par efectivo al volante.
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