用于對車輛進(jìn)行自動控制的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于對車輛、特別是機(jī)動車輛進(jìn)行自動控制的方法和裝置。本發(fā) 明還涉及一種裝備有該裝置的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)于自動地控制地面車輛的研究是相當(dāng)多的，因?yàn)樗a(chǎn)生的車輛自主性使得車輛 的使用者能夠緩解一些或全部往往乏味的駕駛?cè)蝿?wù)，以使他們潛心其他活動。
[0003] 例如，文件US 2008/0208461描述了一種用于通過基于所謂的"純粹跟蹤"算法而 生成有待由施工機(jī)械遵循的軌跡來調(diào)節(jié)施工機(jī)械的路線的系統(tǒng)，該算法致使車輛沿在車輛 前方某一目標(biāo)距離處與該軌跡相交的一條圓弧運(yùn)行。在上述文件中描述的系統(tǒng)更適合施工 場地而不是道路而沒有考慮到更加面向運(yùn)輸人的車輛的預(yù)期舒適性要求，特別是在抓地力 和與乘客的物理相互作用方面，例如在運(yùn)送人員的車輛上要考慮側(cè)向加速度。
[0004] 文件US 2009/0287376使用卡爾曼濾波來考慮由G傳感器測量的加速度，以生成車 輛轉(zhuǎn)向角設(shè)定點(diǎn)。然而，所描述的裝置的復(fù)雜性可能導(dǎo)致某些在成本和耐用性方面的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了補(bǔ)救現(xiàn)有技術(shù)的這些缺陷，本發(fā)明在于一種用于對車輛進(jìn)行自動控制的方 法，該方法包括：
[0006] --個(gè)初始步驟，在該步驟中給出了該車輛的一條參考局部軌跡和一個(gè)潛在速度；
[0007] -計(jì)算轉(zhuǎn)向角自動設(shè)定點(diǎn)的一個(gè)步驟，該計(jì)算轉(zhuǎn)向角自動設(shè)定點(diǎn)致使該車輛沿包 括在與該車輛相距一個(gè)目標(biāo)距離處與所述參考局部軌跡相交的一個(gè)點(diǎn)的一條圓弧運(yùn)行，其 中計(jì)算了與沿所述圓弧運(yùn)行的車輛的潛在速度的平方成比例的側(cè)向加速度；
[0008] -使所述計(jì)算出的側(cè)向加速度與一個(gè)最大可允許側(cè)向加速度值進(jìn)行比較的一個(gè)步 驟；
[0009] -當(dāng)所述側(cè)向加速度具有的值低于所述最大可允許側(cè)向加速度值時(shí)生成速度設(shè)定 點(diǎn)的一個(gè)步驟，該速度設(shè)定點(diǎn)被設(shè)定成等于該潛在速度值的值；
[0010] --個(gè)調(diào)節(jié)步驟，在該步驟中如果所述側(cè)向加速度具有的值大于或等于所述最大 可允許側(cè)向加速度值則減小該潛在速度的值，以便通過重復(fù)所述計(jì)算步驟來計(jì)算出一個(gè)減 小的側(cè)向加速度。
[0011] 在所述計(jì)算步驟中，該車輛與和該軌跡相交的所述點(diǎn)分隔的目標(biāo)距離是與該車輛 的潛在速度成比例地計(jì)算出的。
[0012] 在該計(jì)算步驟中，該車輛與和該軌跡相交的點(diǎn)分隔的目標(biāo)距離是通過使該車輛的 潛在速度乘以一個(gè)可變系數(shù)來計(jì)算出的，當(dāng)該側(cè)向加速度具有的值大于或等于所述最大可 允許側(cè)向加速度值并且該圓弧與該參考局部軌跡之間的距離的絕對值小于最大可允許距 離時(shí)該可變系數(shù)增大。
[0013]該距離優(yōu)選被計(jì)算成等于均位于該圓弧的同一半徑上的該圓弧的一個(gè)點(diǎn)與該軌 跡的一個(gè)點(diǎn)之間的最大可測量距離。
[0014] 更明確地講，在一個(gè)步驟中，該最大可允許距離被計(jì)算成等于在前一次執(zhí)行該計(jì) 算步驟的過程中計(jì)算出的距離的絕對值的一個(gè)高估值。
[0015] 該方法有利地包括當(dāng)該潛在速度的值在減小之后小于最小可允許潛在速度值時(shí) 生成速度設(shè)定點(diǎn)的一個(gè)步驟，該速度設(shè)定點(diǎn)被設(shè)定成等于該潛在速度在減小之前的值。
[0016] 本發(fā)明還在于一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包括當(dāng)在一臺或多臺計(jì)算機(jī)上運(yùn)行 所述程序時(shí)用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的這些步驟的多個(gè)程序代碼指令。
[0017] 本發(fā)明進(jìn)一步在于一種用于對車輛進(jìn)行自動控制的裝置，該裝置包括一個(gè)自動控 制模塊，該自動控制模塊接收一個(gè)參考局部軌跡描述符作為輸入，所述模塊在存儲器中持 有根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序，以用于生成一個(gè)轉(zhuǎn)向角設(shè)定點(diǎn)來使一個(gè)計(jì)算出的側(cè)向加速度 保持低于最大可允許側(cè)向加速度值。
[0018] 確切地講，根據(jù)本發(fā)明的自動控制裝置接收所測量到的速度反饋?zhàn)鳛檩斎?，以?生成一個(gè)制動和/或加速扭矩自動設(shè)定點(diǎn)來使側(cè)向加速度維持低于最大可允許側(cè)向加速度 值。
[0019] 本發(fā)明最后在于一種機(jī)動車輛，該機(jī)動車輛包括根據(jù)本發(fā)明的自動控制裝置以便 以自主模式運(yùn)行。
【附圖說明】
[0020] 通過閱讀以下說明并參見附圖，其他的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，在附圖中：
[0021] -圖1表示根據(jù)本發(fā)明的車輛控制裝置的圖表，
[0022] -圖2和圖3表示可能的車輛軌跡，
[0023]-圖4是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法所考慮到的物理參數(shù)的圖表，
[0024]-圖5、圖5a和圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟，
[0025]-圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的附加步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1顯示了給車輛7提供設(shè)定點(diǎn)以便能夠自動地控制該車輛的軌跡的裝置40這些 設(shè)定點(diǎn)針對分配至車輛7的多個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角δ'制動扭矩Cf$以及加速扭矩Ca'
[0027] 該轉(zhuǎn)向角使之有可能改變該車輛的方向，但就其本身而言并不總是足以使該車輛 保持在有待遵循的軌跡上或使該車輛返回到有待遵循的軌跡。明智地施加的加速和減速有 時(shí)可以是有用的。
[0028] 例如，正的加速扭矩Ca$設(shè)定點(diǎn)可以使配備有內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的車輛通過增加其發(fā)動 機(jī)速度來加速。正的制動扭矩Cf設(shè)定點(diǎn)可以通過在多個(gè)耗散制動器上施加比例壓力來使 該車輛減速，這通常與從受制于零加速扭矩Ca$設(shè)定點(diǎn)的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)減小速度相結(jié)合。
[0029]作為另一示例，正的加速扭矩Ca$設(shè)定點(diǎn)可以使配備有牽引電動機(jī)的車輛通過給 電動機(jī)供應(yīng)正的電流來加速。正的制動扭矩C產(chǎn)設(shè)定點(diǎn)可以通過給電動機(jī)供應(yīng)負(fù)的電流、即 通過再生制動來使該車輛減速，可以通過在多個(gè)耗散制動器上施加比例壓力來增強(qiáng)該再生 制動。
[0030]裝置40包括一個(gè)自動控制模塊10，該自動控制模塊生成用于轉(zhuǎn)向角Scar、制動扭 矩Cfr以及加速扭矩Car的自動設(shè)定點(diǎn)。
[0031] 雖然圖1中表示為在車輛7之外以利于對該裝置的描述，但應(yīng)清楚的是，裝置40是 至少部分地或甚至完全安裝在車輛7中的。
[0032] 例如，模塊10采用車輛7的車載實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)的微處理器、存儲器以及輸入-輸出接 口（未示出）。這些輸入-輸出接口使得模塊10能夠以常規(guī)方式與車輛7上的其他本地計(jì)算機(jī) 和/或與該車輛的多個(gè)單元通過纜線連接或者通過符合以下汽車標(biāo)準(zhǔn)之一的通信總線進(jìn)行 通信，例如CAN網(wǎng)絡(luò)、機(jī)動車輛以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)等。該存儲器可以保存用于使裝置40與該類型車 輛7相適配的校準(zhǔn)值，例如該車輛的前輪中心與后輪的輪轂中心之間的長度L。該存儲器還 可以含有一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包括當(dāng)在一臺計(jì)算機(jī)上(值得注意的是通過以上 提及的微處理器)運(yùn)行該程序時(shí)用于執(zhí)行本說明書的其余部分所描述的方法步驟的多個(gè)程 序代碼指令。
[0033] 如果意圖是使車輛7始終以自主模式或遙控模式運(yùn)行，這些模式各自是該車輛的 一個(gè)可能的自動運(yùn)行模式，那么供應(yīng)給車輛7的針對轉(zhuǎn)向角δ'制動扭矩Cf$以及加速扭矩 Ca#的設(shè)定點(diǎn)就正好分別等于由自動控制模塊10生成的針對轉(zhuǎn)向角5car、制動扭矩Cfr以及 加速扭矩Car的自動設(shè)定點(diǎn)。
[0034] 如果意圖是使車輛7隨意以自動模式或手動模式運(yùn)行時(shí)，那么由自動控制模塊10 生成的針對轉(zhuǎn)向角Scar、制動扭矩Cfr以及加速扭矩Car的自動設(shè)定點(diǎn)就被傳送到一個(gè)模式 選擇模塊11，該模式選擇模塊還接收由車輛7的駕駛?cè)藛T用本身已知的方式致動的、對應(yīng)地 來自方向盤、制動器踏板以及加速器踏板(未示出）的、針對轉(zhuǎn)向角Sc、制動扭矩Cf以及加速 扭矩Ca的手動設(shè)定點(diǎn)。
[0035] 在雙模式運(yùn)行車輛選項(xiàng)中，選擇模塊11被例如安裝在車輛7的實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)中或者 在電子電路卡上。例如，以與國際專利申請W0 2013/150224中描述的系統(tǒng)類似的方式，通過 執(zhí)行經(jīng)由總線或纜線接收的來自駕駛?cè)藛T或另一臺計(jì)算機(jī)的數(shù)字命令，在手動模式中選擇 模塊11將供應(yīng)給車輛7的針對轉(zhuǎn)向角δ'制動扭矩Cf$以及加速扭矩Ca$的設(shè)定點(diǎn)對應(yīng)地切換 成針對轉(zhuǎn)向角心、制動扭矩Cfc以及加速扭矩Cac的手動設(shè)定點(diǎn)，并且可替代地，在自動模式 中，切換成從模塊10接收的針對轉(zhuǎn)向角Scar、制動扭矩Cfr以及加速扭矩Car的自動設(shè)定點(diǎn)。
[0036] 當(dāng)前位置模塊8實(shí)時(shí)地供應(yīng)在同圖2和圖3中示出的一樣的絕對參考系中的位置坐 標(biāo)xa，ya。這些絕對坐標(biāo)是以多種已知的方式從例如衛(wèi)星地理位置類型(特別是當(dāng)車輛在露 天移動時(shí)）的、里程表類型(特別是當(dāng)車輛在隧道中或在地下停車場移動時(shí)）的、或者甚至慣 性中心類型（如果特定的要求證明其是合理的）的本地信息1〇(^中生成的。這些絕對坐標(biāo)還 可以是基于例如來自控制塔的雷達(dá)檢測信息、受保護(hù)場地的視頻監(jiān)控系統(tǒng)信息或者采用移 動通信基站的三角測量信息的遠(yuǎn)程信息以多種已知的方式來生成的。
[0037]局部導(dǎo)航模塊9 一方面從模塊8接收車輛7的絕對坐標(biāo)xa，ya并且另一方面接收根 據(jù)穿過在以與車輛7的這些絕對坐標(biāo)xa，ya相同的參考系中表示的圖上標(biāo)記出的多個(gè)奇異 點(diǎn)22、23、24、25、26、27的路線從出發(fā)點(diǎn)21至到達(dá)點(diǎn)28的一個(gè)參考全局軌跡描述符了8'這些 奇異點(diǎn)可以給出例