对超过LCC的转向转矩限制的预先警报制造技术

一种方法，当车道保持和/或车道定中系统在车辆到达曲线之前以当前速度不能够越过小半径曲线时，所述方法用于向车辆驾驶员提供警告。所述方法在未来以预定的采样时间数获取车道信息，以及为所述车辆生成期望路线。所述方法也获取车辆运动信息，以及基于所述期望路线和所述车辆运动为所述车辆确定转向角度，而使所述车辆追踪所述期望路线。所述方法为每一个转向角度确定转向转矩，以及确定任何转向转矩是否超过所述预定的转矩限制。如果在要求所述车道保持系统提供转矩以使所述车辆转向之前，任何所述转向转矩确实超过了所述预定的转矩限制，则所述方法发布警报。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术大体上涉及一种用于在自主或者半自主驾驶车辆中提供与车道定中（LC）和/或车道保持（LK）有关的驾驶员警报的系统和方法，更加具体地涉及一种用于在自主或者半自主驾驶车辆中提供与车道定中和/或车道保持有关的驾驶员警报的系统和方法，所述系统和方法包括向车辆驾驶员提供早期警告，即该LC或者LK系统以当前车辆速度不能够越过即将到来的转弯。
技术介绍
车辆的操作正变得越来越自主，即，车辆能够在驾驶员干预更少的情况下提供更多的驾驶控制。巡航控制系统已经在车辆上存在许多年，车辆操作员可以在巡航控制系统处设定特定车辆速度，并且车辆在驾驶员不操作油门踏板的情况下维持该速度。本领域中最近开发出了适应性巡航控制系统，其中，该系统不仅维持设定速度，而且在使用多个传感器（诸如雷达、LiDAR和摄像机）检测到主车辆前方有缓慢移动车辆的情况下，自动地使该车辆减速。现代车辆控制系统还可以包括自主停车，其中，车辆将自动地提供用于停靠车辆的转向控制，以及其中，如果驾驶员作出可能影响车辆稳定性和车道定中能力的急转向改变，则该控制系统将进行干预，其中，该车辆系统试图将车辆维持在车道的中心附近。全自主车辆已经显示出，在遵守所有交通规则的同时在模拟城市交通状况下以多达30 mph行驶。随着车辆系统改善，其将变得更加自主，目标是完全自主驾驶车辆。未来车辆将可能采用用于如下操作的自主系统：车道改变、车道保持、车道定中、经过、远离交通、进入交通等。随着这些系统在车辆技术中变得更加普遍，同样必要的是确定驾驶员在结合这些系统的情况下在控制车辆速度、操纵和覆盖自主系统上所起的作用。半自主车辆控制系统的示例可以在如下专利中发现：于2012年5月29日授权的标题为 “Model Based Predictive Control for Automated Lane centering/changing control systems”的美国专利第8,190,330号，该专利转让给本申请的受让人并且以引用的方式并入本文，该专利公开了一种用于在自主或者半自主车辆中为车道定中和车道改变目的提供转向角度控制的系统和方法。于2012年5月1日授权的标题为“Detection of Driver Intervention During a Torque Overlay Operation in an Electric Power Steering System”的美国专利第8,170,751号，该专利转让给本申请的受让人并且以引用的方式并入本文，该专利公开了一种用于通过检测转矩过度操作的驾驶员干预而控制车辆转向的系统和方法。如所提及的，车道定中和/或车道保持系统已经在本领域中显示出使得车辆自动地遵循车辆行进车道。当前的车道定中和车道保持控制器通常为了安全的目的而具有最大转向转矩限制，例如，3牛顿米。然而，在某些驾驶条件下，诸如以高速公路速度驾驶和越过具有相当小的曲率半径（诸如，500米）的转弯，该转向转矩限制不够高而不能将车辆维持在车道中。特别地，在这类条件下，车辆转向需要多于3牛顿米的转向转矩来保持在车道内。由于该转矩量超过了车道定中系统可以提供的转矩，所以车道定中和/或车道保持算法必须处理该问题。当车辆开始在车道外部行进时，当前的车道定中和车道保持控制器通常采用车道偏离警告。由于车辆驾驶员在自主车辆驾驶期间可能不是完全集中注意的，所以系统在车辆离开车道时给出的任何车道偏离警告均可能对于车辆操作员接管对车辆的控制并且保持在车道内而言太迟。因此，本领域中存在一种需要，需要在这种情形之前提供警告以便使驾驶员可以充分作出反应。上文的讨论涉及为了车道保持目的而确定转向转矩。通常的车道保持或者车道改变控制算法计算作为指令以使车辆转向的车辆转向角度且不计算转向转矩。然而，大多数转向系统（例如，电动助力转向（EPS）系统）通常仅接受转向转矩作为指令。因此，这些系统需要一些技术来将转向角度转换为转向转矩。转向角度至转向转矩的不精确转换可能导致在车道控制操纵期间的车辆振荡。当前的转向模型通常不适用于在车道控制算法中将转向角度转换为转向转矩，这是因为计算能力有限、不存在适合的传感器、以及在走走停停情形中角度至转矩的转换不精确。因此，本领域中存在一种需要，需要在这类车道控制系统中将转向角度指令有效地转换为转向转矩指令。
技术实现思路
本公开描述了一种系统和方法，当车道保持和/或车道定中系统在车辆到达曲线之前以当前的车辆速度不能够越过小半径曲线时，该系统和方法用于向车辆驾驶员提供警告或者警报。当接合车道定中/车道保持系统时，该方法在未来以预定的采样时间数获取关于车道的车道信息并且为车辆生成期望路线以在每个采样时间处将车辆维持在车道中。该方法还获取在每个采样时间处将车辆维持在期望路线上所需的车辆运动信息，并且基于期望路线和车辆运动为车辆确定对于该车辆追踪期望路线必要的转向角度。该方法确定在接下来几秒钟使车辆转向所需的转向转矩，并且确定任何转向转矩在接下来几秒钟是否超过预定转矩限制。如果在车辆偏离车道或者在要求车道保持系统提供转矩以使车辆转向之前，任何转向转矩确实超过了预定转矩限制，则该方法发布警报。本专利技术的附加特征将连同附图一起从如下描述和所附权利要求书中变得明显。附图说明图1是示例性车辆转向系统的示图；图2是在具有曲线的车辆车道上行进的主车辆的示图；图3是示出用于预测车辆路线的已知过程的流程框图；图4是示出用于确定车辆转向角度的过程的流程框图；图5是示出车辆横向动态的示图；图6是流程图，其示出了用于在车道定中/车道保持系统需要超过最大转矩限制的转向转矩的情况下确定是否发布驾驶员警报的过程；图7是流程图，其示出了用于开发将转向角度转换为转向转矩的转向模型的过程的概览；图8是流程图，其示出了在图7中示出的过程的离线部分；以及图9是流程图，其示出了用于实时地更新图7中示出的转向模型的过程。具体实施方式下文讨论的本专利技术的实施例涉及一种用于在车道定中和/或者车道保持系统不能够越过小半径曲线（tight curve）时提供早期驾驶员警报的系统和方法，该讨论本质上仅仅是示例性的，并且决不意在限制本专利技术或者其应用或使用。如下描述包括对车辆转向角度与车辆转向转矩之间的关系的讨论。为了该讨论，图1示出了包括转向盘12以及车轮14和16的示例性车辆转向系统10。转向盘12以本领域的技术人员充分理解的方式通过转向柱18和轮轴20联接至轮14和16，从而当驾驶员转动转向盘12时，轮14和16相应地转动。转向系统10包括具有安装至轮轴20的电动转向马达26的电动助力转向（EPS）系统24，该电动助力转向系统24以本领域中充分理解的方式响应于车辆驾驶员转动转向盘12而提供电动转向辅助。换言之，当车辆驾驶员转动转向盘12时，该EPS系统24使轮14和16转动车辆驾驶员指令的量，从而使得轮14和16在路面上的转向更加容易。该车辆系统10还可以包括主动前轮转向（AFS）系统28，该主动前轮转向系统28包括安装至转向柱18的电动机30。AFS系统对于本领域的技术人员已知的是，其在与车辆驾驶员转动转向盘12有关的各种类型的车辆稳定性控制系统中提供附加转向或者校正转向，其中，AFS系统28将转向盘12从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在车辆受车道保持系统控制的同时提前确定车辆转向转矩是否超过预定最大转向转矩限制的方法，所述方法包括：获取关于车辆在未来以预定的采样时间数行进的车道的车道信息；为所述车辆生成期望路线，以将所述车辆维持在所述车道中；获取在每个所述采样时间处将所述车辆维持在所述期望路线上所需的车辆运动信息；基于所述期望路线和所述车辆运动信息，为所述车辆确定对于所述车辆在每个所述采样时间处追踪所述期望路线必要的转向角度；确定针对每个所述转向角度使所述车辆转向所需的所述车辆转向转矩；确定任何所述转向转矩是否超过所述预定最大转矩限制；以及如果在要求所述车道保持系统指令转矩以使所述车辆转向之前，任何所述转向转矩确实超过了所述预定最大转矩限制，则发布警报。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在车辆受车道保持系统控制的同时提前确定车辆转向转矩是否超过预定最大转向转矩限制的方法，所述方法包括：获取关于车辆在未来以预定的采样时间数行进的车道的车道信息；为所述车辆生成期望路线，以将所述车辆维持在所述车道中；获取在每个所述采样时间处将所述车辆维持在所述期望路线上所需的车辆运动信息；基于所述期望路线和所述车辆运动信息，为所述车辆确定对于所述车辆在每个所述采样时间处追踪所述期望路线必要的转向角度；确定针对每个所述转向角度使所述车辆转向所需的所述车辆转向转矩；确定任何所述转向转矩是否超过所述预定最大转矩限制；以及如果在要求所述车道保持系统指令转矩以使所述车辆转向之前，任何所述转向转矩确实超过了所述预定最大转矩限制，则发布警报。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成期望路线包括：使用多项式方程。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多项式方程为：其中，x 为距离所述车辆中心的纵向距离，y 为距离所述车辆中心的横向距离，vx为车辆纵向速度，L 为车道宽度，Δ T 为路线生成距离的时间，以及a 为系数。4.根据权利要求1所述的方法，其中，获取车辆运动信息包括：获取车辆纵向速度v 、车辆横向速度vy、车辆横摆角速度w 、车辆横向加速度ay、和车辆横摆加速度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，获取车辆运动信息可以从期望路线并且使用如下方程直接确定：。6.根据权利要求1所述的方法，其中，为所述车辆确定转向角度包括使用如下方程：其中，vy为车辆横向速度，vx为车辆纵向速度，w 为车辆横摆角速度，m 为车辆质量，δ为车辆转向角度，I 为车辆惯量，Cf为前侧偏刚度，Cr为后侧偏刚度，以及a 为从车辆中心至前轮轴的距离，以及b 为从车辆中心至后轮轴的距离。7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定车辆转向转矩包括使用如下方程：其中，τtotal为总转矩并且包括自对准转矩、驾驶员发动转矩和转向系统转矩，δ 为车辆转向角度，z 为针对转向系统的响应的可变表示系统延迟，D 为作为采样时间数步骤的纯时延，c 和d 为转向系统参数，以及n 和m 为系统阶数。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述变量c 和d 通过使用最小二乘法来求解。9.根据权利要求1所述的方法，其中，生成期望路线包括：生成车辆横向距离和车辆方位角。10.一种用于在车辆受车道保持系统控制的同时确定车辆转向转矩是否超过预定最大转向转矩限制的方法，所述方法包括：获取关于车辆在未来以预定的采样时间数行进的车道的车道信息；为所述车辆生成期望路线，以将所述车辆维持在所述车道中，包括在每个采样时间处确定车辆横向距离和车辆方位角；获取在每个所述采样时间处将所述车辆维持在所述期望路线上所需的车辆运动信息，包括获取车辆纵向速度、车辆横向速度、车辆横摆角速度、车辆横向加速度和车辆横摆加速度；基于所述期望路线和所述车辆运动信息，为所述车辆确定对于所述车辆在每个所述采样时间处追踪所述期望路线必要的转向角度；确定针对每个所述转向角度使所述车辆转向所需的所述车辆转向转矩；确定任何所述转向转矩是否超过所述预定最大转矩限制；以及如果在要求所述车道保持系统指令转矩以使所述车辆转向之前，任何所述转向转矩确实超过了所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：JW李，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US