專利名稱：用于機動車輛的車道保持方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于輔助機動車輛的駕駛員保持車道的方法及車道保持輔助系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在駕駛機動車輛時的一個主要任務(wù)是設(shè)置轉(zhuǎn)向角，以遵循期望駕駛路線，該期望駕駛路線(例如)可由道路上標(biāo)識的車道確定。由于駕駛員注意力不集中導(dǎo)致的偏離當(dāng)前車道是發(fā)生事故的常見原因。因此，為了提高機動車輛的主動安全性，提出向注意力不集中的駕駛員通知偶然性車道偏離的裝置。然而，可通過機動車輛中自動應(yīng)對當(dāng)前危險情況的裝置來實現(xiàn)安全性的更大改善。為此一個條件是可對機動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)，從而影響或自動激發(fā)轉(zhuǎn)向角和車輛反應(yīng)。DE 102004047861A1公開了在檢測到車道偏離且駕駛員沒有動作時，檢查駕駛員是否在執(zhí)行其轉(zhuǎn)向任務(wù)?？衫脠D像傳感器檢測車道偏離，該圖像傳感器通過對于車道邊界的圖案識別來檢測車道線。如果檢測到?jīng)]有執(zhí)行轉(zhuǎn)向任務(wù)，則向駕駛員提供光、聲或觸覺的警報?？蛇x地或者除了警報之外，可通過施加方向盤扭矩啟動校正性的轉(zhuǎn)向干預(yù)。US 2008/0091318A1公開了一種用于車道居中控制的系統(tǒng)，其中，沿著基于來自車道傳感器的信息確定的目標(biāo)車道產(chǎn)生引導(dǎo)。為此，基于車速、偏航率和轉(zhuǎn)向角，處理器計算預(yù)測軌跡，控制單元產(chǎn)生控制信號，并觸發(fā)前車輪轉(zhuǎn)向致動器，以減小預(yù)測軌跡和目標(biāo)車道之間的差。上述現(xiàn)有技術(shù)沒有提供沿著可預(yù)定軌跡的控制，以使機動車輛最優(yōu)地回到車道中心。根據(jù)DE 10312513A1，利用位置檢測裝置來確定車輛相對于車道的位置，并在車道控制器中形成用于確定名義轉(zhuǎn)向角的基準(zhǔn)，從名義轉(zhuǎn)向角確定名義轉(zhuǎn)向力矩，該名義轉(zhuǎn)向力矩與由駕駛員產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向力矩疊加。來自位置檢測裝置的信號、來自名義車道發(fā)射器的與相對于道路觀察到的橫向名義偏差相關(guān)的數(shù)據(jù)、來自車輛狀態(tài)檢測傳感器的信號提供給車道控制器，在車道控制器中存儲車道控制算法，并不再更加詳細(xì)地描述。已知的方案不會在相應(yīng)的條件下一直使車輛產(chǎn)生最優(yōu)行為。因此，例如，對于直前駕駛的反應(yīng)和對于轉(zhuǎn)彎的反應(yīng)可能基本上不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于描述一種用于輔助機動車輛的駕駛員保持車道的方法及車道保持輔助系統(tǒng)，其中，避免了上述缺點，其中，尤其改善了機動車輛的駕駛行為和駕駛員支持。在公開的一個實施例中，一種用于機動車輛的車道保持方法包括:確定機動車輛相對于目標(biāo)車道中心線的橫向偏差和偏差角；利用橫向偏差和偏差角計算參考軌跡，以使機動車輛遵循參考軌跡而回到目標(biāo)車道中心線；利用參考軌跡的曲率和機動車輛的縱向速度確定參考偏航率；將機動車輛的實際偏航率與參考偏航率進(jìn)行比較，以確定控制偏差。然后將轉(zhuǎn)向輸入施加到機動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以使控制偏差最小化。在公開的另一實施例中，計算參考軌跡，使得參考軌跡的瞬時曲率和參考軌跡的曲率變化率中的至少一個不超過相應(yīng)的預(yù)定最大值。在公開的另一實施例中，目標(biāo)車道中心線具有曲率，基于目標(biāo)車道中心線的曲率控制轉(zhuǎn)向輸入。在公開的另一實施例中，僅僅在機動車輛進(jìn)入(或?qū)⒁M(jìn)入)干預(yù)區(qū)域的情況下，才施加轉(zhuǎn)向輸入。干預(yù)區(qū)域的幾何取決于以下參數(shù)中的至少一個:車道寬度、機動車輛的與車道相關(guān)的橫向速度、縱向速度、目標(biāo)車道中心線的曲率、機動車輛偏離目標(biāo)車道中心線的方向。在公開的另一實施例中，一種用于機動車輛的車道保持輔助系統(tǒng)包括:車道檢測傳感器，確定機動車輛相對于目標(biāo)車道中心線的橫向偏差和偏差角；速度傳感器，產(chǎn)生指示機動車輛的縱向速度的信號；偏航率傳感器，產(chǎn)生指不機動車輛的實際偏航率的信號；控制器，操作以進(jìn)行下面的操作:(a)利用橫向偏差和偏差角計算參考軌跡，以使機動車輛遵循參考軌跡而回到目標(biāo)車道中心線；(b)利用參考軌跡的曲率和所述縱向速度確定參考偏航率；(C)將實際偏航率與參考偏航率進(jìn)行比較，以確定控制偏差?？刂破髅钷D(zhuǎn)向致動器，以將轉(zhuǎn)向輸入施加到機動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以使控制偏差最小化。在公開的另一實施例中，一種用于機動車輛的車道保持方法包括:確定機動車輛相對于目標(biāo)車道中心線的橫向偏差和偏差角；利用橫向偏差和偏差角計算參考軌跡，以使機動車輛遵循參考軌跡而回到目標(biāo)車道中心線，且計算參考軌跡，使得參考軌跡的瞬時曲率和參考軌跡的曲率變化率中的至少一個不超過相應(yīng)的預(yù)定最大值；利用參考軌跡的曲率和機動車輛的縱向速度確定參考偏航率；將機動車輛的實際偏航率與參考偏航率進(jìn)行比較，以確定控制偏差；參照以下參數(shù)中的至少一個確定機動車輛相對于限定的干預(yù)區(qū)域的位置:車道寬度、機動車輛的與車道相關(guān)的橫向速度、縱向速度、目標(biāo)車道中心線的曲率、機動車輛偏離目標(biāo)車道中心線的方向；在機動車輛位于干預(yù)區(qū)域內(nèi)的情況下以及僅僅在機動車輛位于干預(yù)區(qū)域內(nèi)的情況下，將轉(zhuǎn)向輸入施加到機動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以使控制偏差最小化。在公開的另一實施例中，在計算參考軌跡時，機動車輛的橫向偏差和偏差角彼此獨立地加權(quán)，其中，各個加權(quán)獨立于所述縱向速度。在公開的另一實施例中，目標(biāo)車道中心線具有曲率，基于目標(biāo)車道中心線的曲率控制轉(zhuǎn)向輸入。在公開的另一實施例中，轉(zhuǎn)向輸入與用于補償轉(zhuǎn)向摩擦的摩擦補償力疊加。在公開的另一實施例中，轉(zhuǎn)向輸入與用于抑制不是由機動車輛的駕駛員產(chǎn)生的快速轉(zhuǎn)向干預(yù)的阻尼力疊加。在公開的另一實施例中，預(yù)先計算用于使機動車輛回到目標(biāo)車道中心線的全部參考軌跡中的有限部分軌跡。在公開的另一實施例中，一種用于機動車輛的車道保持輔助系統(tǒng)包括:車道檢測傳感器，確定機動車輛相對于目標(biāo)車道中心線的橫向偏差和偏差角；速度傳感器，產(chǎn)生指示機動車輛的縱向速度的信號；偏航率傳感器，產(chǎn)生指不機動車輛的實際偏航率的信號；控制器，操作以進(jìn)行下面的操作:(a)利用橫向偏差和偏差角計算參考軌跡，以使機動車輛遵循參考軌跡而回到目標(biāo)車道中心線；(b)利用參考軌跡的曲率和所述縱向速度確定參考偏航率；(C)將實際偏航率與參考偏航率進(jìn)行比較，以確定控制偏差；轉(zhuǎn)向致動器，受到控制器命令，以將轉(zhuǎn)向輸入施加到機動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以使控制偏差最小化?？刂破鬟€操作以進(jìn)行下面的操作:參照以下參數(shù)中的至少一個確定機動車輛相對于限定的干預(yù)區(qū)域的位置:車道寬度、機動車輛的與車道相關(guān)的橫向速度、縱向速度、目標(biāo)車道中心線的曲率、機動車輛偏離目標(biāo)車道中心線的方向；在機動車輛位于干預(yù)區(qū)域內(nèi)的情況下以及僅僅在機動車輛位于干預(yù)區(qū)域內(nèi)的情況下，命令轉(zhuǎn)向致動器施加轉(zhuǎn)向輸入。


現(xiàn)在，下面參照附圖以示例來解釋本發(fā)明。這些附圖示出了下面的內(nèi)容:圖1是以俯視圖表示的駕駛條件的示例；圖2是以俯視圖表示的示例性干預(yù)區(qū)域；圖3是根據(jù)本發(fā)明的方法的簡化流程圖；圖4是用于實施該方法的系統(tǒng)的示意性框圖。
具體實施例方式根據(jù)需要，在此公開本發(fā)明的具體實施例；然而，應(yīng)該理解到，公開的實施例僅僅是可以以各種和可選形式實施的本發(fā)明的示例。附圖未必按照比例繪制；可夸大或最小化一些特征，以示出具體部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不被解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員以各種方式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。作為示例，如圖1所示，在開始位置I象征性地標(biāo)示的車輛A與目標(biāo)車道中心線2隔開或偏尚橫向偏差dy,機動車輛A的前進(jìn)方向3以偏差角Ψ圍繞目標(biāo)車道中心線2。橫向偏差七和偏差角Ψ由位置檢測系統(tǒng)確定。為此，合適的車道檢測方法和設(shè)備，具體地說，用于檢測車道標(biāo)識的光學(xué)方法已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中已知。這里，例如，進(jìn)行對應(yīng)的圖像處理的一個或多個面向前方的相機或者面向下方的傳感器檢測機動車輛所處的當(dāng)前車道的標(biāo)識并確定位置，尤其是機動車輛相對于標(biāo)識的橫向偏差和偏差角。計算名義或參考軌跡4，以使機動車輛A回到目標(biāo)車道中心線2，即，使機動車輛從開始位置I運動到目標(biāo)位置5,在目標(biāo)位置5,機動車輛遵循目標(biāo)車道中心線2。參考軌跡4通常具有曲率(例如，在圖1中看見的“S”形狀)，以在特定距離之后補償與目標(biāo)車道中心線的偏差。利用橫向偏差4和偏差角Ψ來計算參考軌跡4，并考慮駕駛動力學(xué)、安全和舒適性的要求。具體地說，參考軌跡被確定為允許以相對于安全和舒適性最優(yōu)的方式快速地從可能的危險區(qū)域出來并到達(dá)目標(biāo)車道中心線2。目標(biāo)車道中心線2 (例如)可以是通過車道標(biāo)識檢測器檢測的車道的中心。遵循參考軌跡4所需要的參考偏航率在沿著參考軌跡的每個點從在所述每個點處參考軌跡的曲率和機動車輛的實際縱向速度來確定。實際縱向速度可(例如)通過傳感器(例如，速度計、加速度計/慣性測量單元或GPS)確定，或者可從機動車輛的信息系統(tǒng)(例如，車輛總線)獲得，以用于其他系統(tǒng)。在沿著參考軌跡4的每個點，確定或測量機動車輛A的實際偏航率。實際偏航率可通過傳感器(例如，加速度計/慣性測量單元或GPS)檢測，或者可從機動車輛的信息系統(tǒng)獲得，如在車輛穩(wěn)定性領(lǐng)域所公知的。參考偏航率和實際偏航率之間的差用于控制電路，以使機動車輛A與參考軌跡4的偏差最小化，以在回到目標(biāo)車道中心線2的過程中實現(xiàn)改善的駕駛行為。在控制電路中產(chǎn)生對應(yīng)的控制偏差或確定控制偏差。將轉(zhuǎn)向輸入引入到機動車輛A的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，以使控制偏差最小化。如在此使用的，轉(zhuǎn)向輸入被限定為被計算出來且以力或力矩來施加，這取決于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和/或致動器的設(shè)計。因此，除了由駕駛員產(chǎn)生的任何轉(zhuǎn)向輸入起作用之外，被確定為使控制偏差最小化的轉(zhuǎn)向輸入起作用。公開的方法尤其適合于具有可控轉(zhuǎn)向支撐件的機動車輛。由于控制偏差由參考偏航率與實際偏航率的比較確定，然后最小化，因此，在許多駕駛條件下，尤其是在車輛的輪胎滑轉(zhuǎn)相對于道路獨立(尤其是由路面條件導(dǎo)致)時，可實現(xiàn)最優(yōu)地回到期望的目標(biāo)車道中心線。相比之下，通過對存在輪胎滑轉(zhuǎn)的車輛的轉(zhuǎn)向角進(jìn)行自動控制，可能僅僅部分地導(dǎo)致期望的車輛反應(yīng)，這是因為路面條件(μ)可能不恒定，對于一個駕駛條件，在輪胎和道路之間可產(chǎn)生不同的滑轉(zhuǎn)角度，導(dǎo)致在機動車輛的實際軌跡和參考軌跡之間可能仍然存在未知的偏差。本方法基于這樣的知識:在許多駕駛條件下，即使車輛存在輪胎滑轉(zhuǎn)，也可假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)的車輛行為，其中，在車輛的偏航率、參考軌跡曲率和車速之間存在固定的數(shù)學(xué)關(guān)系。因此，可從車輛的偏航率直接確定曲率半徑。因此，根據(jù)公開的方法，從參考軌跡計算的參考偏航率與在車輛中測量的實際偏航率比較，并形成用于控制的基準(zhǔn)。因此，準(zhǔn)靜態(tài)條件的假設(shè)允許控制電路獲得關(guān)于回到目標(biāo)車道中心線所需要的偏航率的結(jié)論。因此，車輛可以可靠地轉(zhuǎn)向回到其車道，并定向為平行于現(xiàn)存的標(biāo)識。此外，由于引入了轉(zhuǎn)向輸入力和/或力矩，所以與將附加轉(zhuǎn)向角與由駕駛員設(shè)置的轉(zhuǎn)向角疊加相比，可能更加有效且更加安全地支持駕駛員。具體地說，還可僅僅預(yù)先計算回到目標(biāo)車道中心線所需要的全部參考軌跡中的有限部分軌跡。圖1示出了目標(biāo)車道中心線2是直線，但是在更通常的情況下，目標(biāo)車道中心線可以是曲線。在這種情況下，可確定目標(biāo)車道中心線或道路的曲率，且可根據(jù)前方車道的曲率計算參考軌跡，以使機動車輛回到彎曲的目標(biāo)軌跡車道。具體地說，檢測的車道的曲率可與計算的參考軌跡疊加。這允許即使在期望車道彎曲的情況下，機動車輛也極準(zhǔn)確、安全及舒適地回到期望車道。在本方法的一個實施例中，確定的/已知的車道曲率可用于預(yù)先控制施加的轉(zhuǎn)向輸入力和/或力矩。具體地說，通過機動車輛當(dāng)前實際縱向速度和確定的/已知的道路曲率，可計算對應(yīng)的機動車輛橫向加速度。由此，例如，對于機動車輛中給定的重量分布，可直接確定可轉(zhuǎn)向的前軸上的橫向力。如果假設(shè)相對小的車道曲率(大的曲率半徑)，則可假設(shè)轉(zhuǎn)向幾何的線性轉(zhuǎn)換，其中，根據(jù)將要引入的道路曲率進(jìn)行預(yù)先控制所需要的齒條力和/或?qū)?yīng)的轉(zhuǎn)向力矩與曲率是線性地增加關(guān)系，且與車速是二次方地增加關(guān)系。然后，從實際偏航率和參考偏航率確定的使控制偏差最小化的轉(zhuǎn)向力/力矩可與從曲率預(yù)先控制獲得的轉(zhuǎn)向力/力矩疊加。對于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的干預(yù)，導(dǎo)致的總轉(zhuǎn)向輸入或?qū)?yīng)地確定的總轉(zhuǎn)向輸入提供給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，對于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可設(shè)置疊加接口。因此，除了由駕駛員產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向力/力矩起作用之外，所述總轉(zhuǎn)向輸入力/力矩起作用。因此，可實現(xiàn)使機動車輛極準(zhǔn)確、安全及舒適地回到彎曲車道的目標(biāo)車道中心線。還可有利于:將從實際偏航率和參考偏航率確定的使控制偏差最小化的轉(zhuǎn)向輸入與用于補償轉(zhuǎn)向摩擦的摩擦補償力和/或用于抑制不是由駕駛員導(dǎo)致的快速轉(zhuǎn)向干預(yù)的阻尼力疊加。這樣的附加轉(zhuǎn)向摩擦或干預(yù)可能歸因于(例如)描述的控制過程或其他影響。對應(yīng)的總轉(zhuǎn)向輸入被引入到系統(tǒng)中，對由駕駛員產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向力/力矩附加地起作用。因此，相對于安全和舒適性，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)向干預(yù)的質(zhì)量?？捎嬎銋⒖架壽E4，使得參考軌跡的瞬時曲率(在任意單個點的曲率)不超過所述瞬時曲率的預(yù)定最大值，和/或當(dāng)機動車輛沿著參考軌跡行使時由機動車輛經(jīng)歷的曲率的(隨著時間和/或距離的)變化率不超過所述變化率的預(yù)定最大值。因此，可以以更大的安全性確保:在任何時候都可控制轉(zhuǎn)向干預(yù)，且對駕駛舒適性基本上沒有不利影響。在計算參考軌跡時，可有利于機動車輛的橫向偏差和偏差角彼此獨立地被加權(quán)。加權(quán)可獨立于機動車輛的縱向速度。因此，可實現(xiàn)在不同駕駛條件的寬范圍內(nèi)進(jìn)一步提高安全和駕駛舒適性。還可能的是，描述的自然連續(xù)轉(zhuǎn)向干預(yù)可導(dǎo)致異常轉(zhuǎn)向反饋。因此，僅僅當(dāng)由于偏離車道而即將發(fā)生危險時，才可啟用這些干預(yù)。具體地說，僅僅當(dāng)機動車輛進(jìn)入干預(yù)區(qū)域時，才可施加轉(zhuǎn)向輸入(從實際偏航率和參考偏航率確定以使控制偏差最小化，可施加的轉(zhuǎn)向輸入是上述總轉(zhuǎn)向力的量)。為此，可限定車道內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)的標(biāo)識以及一個或多個干預(yù)區(qū)域，在機動車輛進(jìn)入干 預(yù)區(qū)域時啟用上述方法，和/或其中，僅僅在機動車輛進(jìn)入干預(yù)區(qū)域時，才發(fā)生對轉(zhuǎn)向的干預(yù)。具體地說，干預(yù)區(qū)域的幾何(布置方式和/或尺寸)可取決于當(dāng)前車道的確定寬度、機動車輛的與車道相關(guān)的橫向速度、機動車輛的縱向速度和/或目標(biāo)車道中心線的曲率或車道的曲率半徑。干預(yù)區(qū)域的幾何(例如，干預(yù)區(qū)域與目標(biāo)車道中心線或檢測的車道邊界的距離)還可取決于機動車輛偏離目標(biāo)車道中心線的方向，使得沿著駕駛方向觀察，與在車道右側(cè)的干預(yù)區(qū)域相比，在車道左側(cè)的干預(yù)區(qū)域可具有不同的尺寸和/或布置在與車道中心不同的距離。根據(jù)圖2，可限定左干預(yù)區(qū)域6和右干預(yù)區(qū)域7，左干預(yù)區(qū)域6和右干預(yù)區(qū)域7分別由機動車輛A所處的當(dāng)前車道10的左標(biāo)識8和右標(biāo)識9確定，左標(biāo)識8和右標(biāo)識9 (例如)可以是引導(dǎo)線或邊界線。相對于標(biāo)識8，干預(yù)區(qū)域6包括寬度為Zil的內(nèi)區(qū)域以及寬度為ζο 的外區(qū)域，相對于標(biāo)識9，干預(yù)區(qū)域7包括寬度為Zi2的內(nèi)區(qū)域以及寬度為Ztj2的外區(qū)域。車道10的寬度為Wy機動車輛A的寬度為Wv。位置檢測系統(tǒng)(未示 出)可(例如)確定機動車輛A與車道10的中心的橫向偏差，由此確定機動車輛A的中心軸11與標(biāo)識8、9的左距離dyl和右距離dy2。當(dāng)機動車輛A進(jìn)入左干預(yù)區(qū)域6時，即，當(dāng)滿足下面的條件式時，dyl-ffv/2 < Zil
或者當(dāng)機動車輛進(jìn)入右干預(yù)區(qū)域7時，即，當(dāng)滿足下面的條件式時，dy2-W0/2 < Zi2可(例如)發(fā)生對于在此描述的用于輔助車道保持的方法的啟用。此外，為了啟用在此描述的用于輔助機動車輛A保持車道的方法，可利用機動車輛A相對于車道10或標(biāo)識8、9的偏差角(未在圖2中示出)。圖3以簡化流程形式示出了車道保持的方法。車道檢測系統(tǒng)操作(框100)，從車道檢測系統(tǒng)獲得的信息用于確定機動車輛相對于車道中心線的橫向偏差dy和偏差角Ψ (框110)。如果從由位置檢測系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)得到需要進(jìn)行干預(yù)的條件存在(框120中的“是”)，則計算參考軌跡，以使機動車輛回到目標(biāo)軌跡車道(框130)，以及計算參考軌跡的當(dāng)前曲率(框140)。利用由車輛總線提供的實際車速，確定參考偏航率(框150)。利用由車輛總線提供的實際偏航率，確定 參考偏航率和實際偏航率之間的差，該差在控制電路中用作控制偏差，以使與參考軌跡的偏差最小化(框160)。轉(zhuǎn)向力被確定為使控制偏差最小化(框170)并施加到機動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(框180)。在通過傳感器和控制電路的設(shè)計而預(yù)定的循環(huán)中，如果機動車輛還沒有回到參考軌跡(框190中的“否”)，則所述方法返回框140，且再次確定參考軌跡的與機動車輛的當(dāng)前位置對應(yīng)的當(dāng)前曲率，并重復(fù)方法的后續(xù)步驟。還可規(guī)定:在控制電路內(nèi)再次確定橫向偏差和偏差角，每次重新計算可應(yīng)用的參考軌跡(未示出)。在機動車輛回到參考軌跡之后或者當(dāng)橫向偏差(^和偏差角Ψ小于各自的最小值時(框190中的“是”)，方法結(jié)束，并再次執(zhí)行車道檢測、對于橫向偏差七和偏差角Ψ的確定以及對于干預(yù)條件的監(jiān)測?，F(xiàn)在參照圖4，用于實施如上所述的車道保持輔助方法的車道保持輔助系統(tǒng)可包括車輛位置檢測裝置，以確定機動車輛相對于機動車輛所處的當(dāng)前車道的橫向偏差和偏差角。這樣的位置檢測裝置可(例如)包括一個或多個車道傳感器210，例如，進(jìn)行對應(yīng)的圖像處理以檢測車道標(biāo)識的相機，和/或布置在車輛的車身底部上用于檢測當(dāng)前車道標(biāo)識的指向下方的傳感器裝置。GPS導(dǎo)航裝置220還可用于提供位置信息，如本領(lǐng)域公知的。此外，車道保持輔助系統(tǒng)可包括傳感器，以檢測機動車輛的縱向速度(230)和實際偏航率(240)并產(chǎn)生與機動車輛的縱向速度(230)和實際偏航率(240)相關(guān)的輸出。可(例如)在機動車輛的信息系統(tǒng)中(例如，在車輛總線中)獲得這樣的輸出。車道保持輔助系統(tǒng)可額外包括或者反而還包括傳感器裝置，以確定機動車輛的縱向速度和實際偏航率。此外，車道保持輔助系統(tǒng)可包括控制器或處理器裝置250，該控制器或處理器裝置250操作以進(jìn)行下面的操作:計算參考軌跡，以使機動車輛回到車道的目標(biāo)車道中心線；從參考軌跡的曲率和機動車輛的實際縱向速度確定參考偏航率；通過參考偏航率和實際偏航率的比較產(chǎn)生控制偏差；確定轉(zhuǎn)向力以使控制偏差最小化；控制致動器260或其他裝置將轉(zhuǎn)向力引入機動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中。車道保持輔助系統(tǒng)還可被設(shè)計成與可控轉(zhuǎn)向支撐裝置的致動器協(xié)作。雖然在上面描述了示例性實施例，但是并不意味著這些實施例描述了本發(fā)明的所有可能的形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，且理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種改變。另外，實施的各個實施例的特征可結(jié)合，以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于機動車輛的車道保持方法，所述方法包括: 確定機動車輛相對于目標(biāo)車道中心線的橫向偏差和偏差角； 利用橫向偏差和偏差角計算參考軌跡，以使機動車輛遵循參考軌跡而回到目標(biāo)車道中心線； 利用參考軌跡的曲率和機動車輛的縱向速度確定參考偏航率； 將機動車輛的實際偏航率與參考偏航率進(jìn)行比較，以確定控制偏差； 將轉(zhuǎn)向輸入施加到機動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以使控制偏差最小化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，計算參考軌跡，使得參考軌跡的瞬時曲率和參考軌跡的曲率變化率中的至少一個不超過相應(yīng)的預(yù)定最大值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在計算參考軌跡時，機動車輛的橫向偏差和偏差角彼此獨立地加權(quán)，其中，各個加權(quán)獨立于所述縱向速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，目標(biāo)車道中心線具有曲率，基于目標(biāo)車道中心線的曲率控制轉(zhuǎn)向輸入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，轉(zhuǎn)向輸入與用于補償轉(zhuǎn)向摩擦的摩擦補償力疊加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，轉(zhuǎn)向輸入與用于抑制不是由機動車輛的駕駛員產(chǎn)生的快速轉(zhuǎn)向干預(yù)的阻尼力疊加。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，僅僅在機動車輛進(jìn)入干預(yù)區(qū)域時才施加轉(zhuǎn)向輸入。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，干預(yù)區(qū)域的幾何取決于以下參數(shù)中的至少一個:車道寬度、機動車輛的與車道相關(guān)的橫向速度、縱向速度、目標(biāo)車道中心線的曲率、機動車輛偏離目標(biāo)車道中心線的方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，預(yù)先計算參考軌跡中的有限部分軌跡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于機動車輛的車道保持方法，所述方法包括確定機動車輛相對于目標(biāo)車道中心線的橫向偏差和偏差角；利用橫向偏差和偏差角計算參考軌跡，以使機動車輛遵循參考軌跡而回到目標(biāo)車道中心線；利用參考軌跡的曲率和機動車輛的縱向速度確定參考偏航率；將機動車輛的實際偏航率與參考偏航率進(jìn)行比較，以確定控制偏差。然后將轉(zhuǎn)向輸入施加到機動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以使控制偏差最小化。
文檔編號B60W30/12GK103183028SQ20121058512
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月2日
發(fā)明者德克·古尼亞, 杰·多恒俊, 托爾斯滕·韋, 簡·梅爾 申請人:福特全球技術(shù)公司