專利名稱：在自動變道或道路趨中操作中檢測駕駛員手握持或放開的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種檢測車輛駕駛員是否握持車輛方向盤的系統(tǒng)和方法，并且更特別地涉及當(dāng)車輛處于自動或半自動駕駛模式下，通過向方向盤施加高頻并且低幅的信 號以確定車輛駕駛員是否手握車輛方向盤的系統(tǒng)和方法，其中，所述信號在駕駛員握持方 向盤時被減弱，但是當(dāng)駕駛員放開方向盤時可被轉(zhuǎn)向角度傳感器檢測到。
背景技術(shù)：
汽車工業(yè)一直在持續(xù)努力地提高車輛乘坐者尤其是駕駛員的舒適和安全度。這些 努力已經(jīng)產(chǎn)生各種技術(shù)，如先進的駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)和電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESC)。 ADAS的某些特性是自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、車道輔助系統(tǒng)和駕駛員輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。另一方面， ESC系統(tǒng)使用計算機技術(shù)，所述計算機技術(shù)通過檢測和防止不穩(wěn)定狀態(tài)以改善車輛的操控。人們知道ADAS是主動前輪轉(zhuǎn)向(AFS)系統(tǒng)，該系統(tǒng)給方向盤的角運動增加或減去 轉(zhuǎn)向分量，以減輕駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤的工作，和/或擴大駕駛員的轉(zhuǎn)向，改善車輛的安全性 和穩(wěn)定性。這樣得到的轉(zhuǎn)向角度包括駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的分量?，F(xiàn)代車輛的操作正進一步趨向自動化，即車輛能夠在更少的駕駛員干預(yù)的情況下 提供駕駛控制。巡航控制系統(tǒng)已在車輛上應(yīng)用了許多年，車輛操作者能夠設(shè)置特定的車速， 并且車輛將保持在該速度而無需駕駛員操控節(jié)氣門。當(dāng)前本領(lǐng)域中已經(jīng)開發(fā)出自適應(yīng)巡航 控制系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)不僅可保持設(shè)定速度，還可以在使用各種傳感器例如雷達和攝像 機檢測到前方較慢速行駛的車輛的情況下自動地使車輛減速。有些現(xiàn)代車輛還提供了自動 停車，其中車輛將自動地提供轉(zhuǎn)向控制以實現(xiàn)停車。如果駕駛員作出可能影響車輛穩(wěn)定性 的劇烈方向變化，一些車輛系統(tǒng)就會進行干預(yù)。一些車輛系統(tǒng)試圖將車輛保持在車道的中 心附近。此外，已經(jīng)證明全自動車輛能夠在模擬城市交通的情況下以高達每小時30英里的 速度行駛，并能遵守所有道路交通規(guī)則。以上描述的系統(tǒng)通過減輕駕駛負擔(dān)來輔助駕駛員?？墒牵词乖谶@樣的系統(tǒng)提供 一些或大部分車輛控制時，通常也不期望減少駕駛員的警惕性和注意力。通常駕駛員需要 把她/他的手置于方向盤上，以準備應(yīng)對任何必要的情況下的轉(zhuǎn)向控制。此外，主動前轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)中使用的各種轉(zhuǎn)向致動器只有在車輛行駛過程中當(dāng)駕駛員手握方向盤車輛時才能正 確地發(fā)揮作用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開了一種在車輛處于自動或半自動駕駛模式下確定車輛駕 駛員是否握持車輛方向盤的系統(tǒng)和方法。所述車輛將包括電力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)并且可包括 主動前輪轉(zhuǎn)向(AFS)系統(tǒng)，兩者都包括能夠向車輛方向盤提供高頻低幅微動(微擾)信號 的馬達，所述微動信號不會被車輛駕駛員感覺到，也不引起車輛轉(zhuǎn)彎，但是可以被轉(zhuǎn)向角度 傳感器檢測到。所述方法從轉(zhuǎn)向角度信號中減去轉(zhuǎn)向角度指令信號并去除道路擾動信號， 并且隨后確定在所述轉(zhuǎn)向角度傳感器信號里是否存在所產(chǎn)生的微動信號。如果在所述轉(zhuǎn)向角度傳感器信號中存在所述微動信號，則所述系統(tǒng)就知道車輛駕駛員沒有握持方向盤。本發(fā)明還提供以下方案。方案1 一種確定車輛駕駛員是否握持車輛方向盤的方法，所述方法包括向所述 方向盤提供引起該方向盤振動的微動信號；和，如果通過方向盤上的振動檢測到所述微動 信號，則確定車輛駕駛員沒有握持車輛的方向盤。方案2 根據(jù)方案1所述的方法，其中，向方向盤提供微動信號包括由車輛上的主 動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電動馬達提供所述微動信號。方案3 根據(jù)方案2所述的方法，其中，向方向盤提供微動信號包括由車輛上的電 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電動馬達提供所述微動信號。方案4 根據(jù)方案1所述的方法，其中，檢測所述微動信號包括使用轉(zhuǎn)向角度傳感器。方案5 根據(jù)方案1所述的方法，還包括在確定所述微動信號表明車輛駕駛員沒 有握持車輛方向盤之前，從用于檢測所述微動信號的轉(zhuǎn)向角度信號中濾除道路擾動信號。方案6 根據(jù)方案5所述的方法，其中，濾除道路擾動信號的步驟包括從地圖數(shù)據(jù) 庫確定道路類型。方案7 根據(jù)方案1所述的方法，其中，當(dāng)車輛處于自動或半自動駕駛模式時確定 車輛駕駛員是否握持車輛方向盤。方案8 根據(jù)方案1所述的方法，還包括在確定所述微動信號表明車輛駕駛員沒 有握持車輛方向盤之前，從轉(zhuǎn)向角度信號中減去轉(zhuǎn)向指令信號。方案9 一種確定車輛駕駛員是否握持車輛方向盤的方法，所述方法包括向所述 方向盤提供引起該方向盤振動的微動信號；確定車輛處于自動或半自動駕駛模式；當(dāng)車輛 處于自動或半自動駕駛模式時提供轉(zhuǎn)向指令信號以使車輛轉(zhuǎn)向；檢測方向盤的轉(zhuǎn)向角度并 提供轉(zhuǎn)向角度信號；從所述轉(zhuǎn)向角度信號中減去所述轉(zhuǎn)向指令信號；和，在從所述轉(zhuǎn)向角 度信號減去所述轉(zhuǎn)向指令信號之后，確定在轉(zhuǎn)向角度信號中是否存在所述微動信號。方案10 根據(jù)方案9所述的方法，還包括在確定微動信號是否存在于轉(zhuǎn)向角度信 號中之前，從轉(zhuǎn)向角度信號里濾除道路擾動信號。方案11 根據(jù)方案10所述的方法，其中，濾除道路擾動信號包括從地圖數(shù)據(jù)庫確 定道路類型。方案12 根據(jù)方案9所述的方法，其中，向方向盤提供微動信號包括由車輛上的主 動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動馬達提供所述微動信號。方案13 根據(jù)方案9所述的方法，其中，向方向盤提供微動信號包括由車輛上的電 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動馬達提供所述微動信號。方案14:根據(jù)方案9所述的方法，其中，檢測所述轉(zhuǎn)向角度包括使用轉(zhuǎn)向角度傳感器。方案15 —種確定車輛駕駛員是否握持車輛方向盤的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括向所 述方向盤提供導(dǎo)致該方向盤振動的微動信號的裝置；確定所述車輛處于自動或半自動駕駛 模式的裝置；在車輛處于自動或半自動駕駛模式時提供轉(zhuǎn)向指令信號以使所述車輛轉(zhuǎn)向的 裝置；檢測所述方向盤的轉(zhuǎn)向角度并提供轉(zhuǎn)向角度信號的裝置；從所述轉(zhuǎn)向角度信號中減 去所述轉(zhuǎn)向指令信號的裝置；以及，在從轉(zhuǎn)向角度信號中減去轉(zhuǎn)向指令信號之后，確定所述轉(zhuǎn)向角度信號中是否存在所述微動信號的裝置。方案16 根據(jù)方案15所述的系統(tǒng)，還包括在確定轉(zhuǎn)向角度信號里是否存在微動 信號之前，從轉(zhuǎn)向角度信號里濾除道路擾動信號的裝置。方案17 根據(jù)方案16所述的系統(tǒng)，其中，濾除所述道路擾動信號的裝置從地圖數(shù) 據(jù)庫確定道路類型。方案18 根據(jù)方案15所述的系統(tǒng)，其中，向方向盤提供微動信號的裝置包括所述 車輛上的主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電動馬達.方案19 根據(jù)方案15所述的系統(tǒng)，其中，向方向盤提供微動信號的裝置包括所述 車輛上的電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電動馬達.方案20 根據(jù)方案15所述的系統(tǒng)，其中，檢測轉(zhuǎn)向角度的裝置使用轉(zhuǎn)向角度傳感 ο本發(fā)明的額外的特征可通過閱讀下面的說明書和所附的權(quán)利要求而變得顯而易 見。


圖1是車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的平面圖；和圖2是示意性的系統(tǒng)方塊圖，其用于確定當(dāng)自動或半自動系統(tǒng)被激活時車輛駕駛 員是否握持車輛方向盤。
具體實施例方式下文中對用于確定車輛駕駛員是否握持車輛方向盤的系統(tǒng)和方法的本發(fā)明實施 例的討論實質(zhì)上僅僅是示例性的，并不試圖限制本發(fā)明或其應(yīng)用或用途。例如，如下描述的 發(fā)明具有特殊的應(yīng)用，即在車輛處于被給出車道改變或車道趨中轉(zhuǎn)向指令的自動或半自動 駕駛模式時，確定車輛駕駛員是否握持車輛方向盤。然而，本發(fā)明也可以應(yīng)用于除自動或半 自動系統(tǒng)之外的車輛系統(tǒng)，以確定車輛駕駛員是否握持車輛的方向盤。圖1是車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10的平面圖，該車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10包括用于使車輛的車輪14 和16轉(zhuǎn)向的方向盤12。方向盤12通過轉(zhuǎn)向柱18和車橋20以本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠充分 理解的方式連接到車輪14和16，從而當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤12時，車輪14和16也相應(yīng)轉(zhuǎn) 動。安裝在轉(zhuǎn)向柱18上的轉(zhuǎn)向角度傳感器22測量方向盤12和轉(zhuǎn)向柱18的旋轉(zhuǎn)，并提供 指示所述旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向角度信號。安裝于轉(zhuǎn)向柱18上的轉(zhuǎn)矩傳感器24測量轉(zhuǎn)向柱18上的 轉(zhuǎn)矩并提供指示所述轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩信號。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10包括電力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)26，該系統(tǒng)26具有安裝在車橋20上的電動 馬達28，該電動馬達以本領(lǐng)域中能夠充分理解的方式響應(yīng)于車輛駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤12以 提供電力轉(zhuǎn)向輔助。換言之，當(dāng)車輛駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤12時，EPS系統(tǒng)26按照車輛駕駛員 的指定的量轉(zhuǎn)動車輪14和16，從而車輪14和16在路面上的轉(zhuǎn)動將更加容易。車輛系統(tǒng) 10還包括主動前輪轉(zhuǎn)向(AFS)系統(tǒng)30，該AFS系統(tǒng)30包括被安裝在轉(zhuǎn)向柱18上的電動馬 達32。AFS系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，它在各種類型的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)中在車 輛駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤12方面提供額外的轉(zhuǎn)向或校正性轉(zhuǎn)向，其中AFS系統(tǒng)30使方向盤12 與車輪14和16解除連接。
以下將詳細討論，本發(fā)明提供了一種技術(shù)，其用于在車輛處于自動或半自動駕駛 模式(即在沒有駕駛員干預(yù)的情況下由車輛作出車輛轉(zhuǎn)向例如車道改變和車道趨中轉(zhuǎn)向 命令)時，確定車輛駕駛員是否握持方向盤12。本領(lǐng)域中正在開發(fā)這種自動或半自動的車 輛系統(tǒng)。目前技術(shù)要求車輛駕駛員保持接觸方向盤12作為后備的安全特征以取代所述自 動或半自動車輛系統(tǒng)，并且從而提供了一種確保車輛駕駛員握持方向盤12的技術(shù)。特定的 車輛將包括EPS系統(tǒng)26，但可能包括也可能不包括AFS系統(tǒng)30，其中下文所述的用于確定 車輛駕駛員是否握持方向盤12的技術(shù)對于任一種車輛來說其操作都將是相同的。一般來說，確定車輛駕駛員是否握持方向盤12的技術(shù)包括在方向盤12上引起具 有相對較高頻率和低振幅的微動信號(perturbation signal)。選擇頻率和振幅使得駕駛 員將感覺不到方向盤12上的振動并且該振動將對車輛的實際轉(zhuǎn)向沒有影響，但所引發(fā)的 振動可由轉(zhuǎn)向角度傳感器22檢測到。微動信號的頻率也可以被選定，以區(qū)別于由道路引發(fā) 的轉(zhuǎn)向擾動。當(dāng)車輛駕駛員握持方向盤12時，在方向盤12上引起的微動被車輛駕駛員減 弱，這樣轉(zhuǎn)向角度傳感器22就檢測不到振動。如果車輛駕駛員放開方向盤12，這樣引發(fā)的 微動就不會減弱，隨后轉(zhuǎn)向角度傳感器22將檢測到方向盤12上的微動。系統(tǒng)可產(chǎn)生待發(fā) 送的報警信號或提供一些可聽或可視類型的指示，所述指示表明車輛駕駛員沒有握持方向 12ο圖2是系統(tǒng)40的示意性的方塊圖，其以上文所述的方式檢測車輛駕駛員是否握持 方向盤12。當(dāng)車輛處于自動或半自動駕駛模式時，自動駕駛系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)向指令信號以進行 車道趨中和換道控制，見方框42，其中所述指令信號具有振幅Am和頻率fm。轉(zhuǎn)向指令信 號被輸送到求和結(jié)合點(summation junction) 44.當(dāng)車輛處于自動或半自動駕駛模式時， 在方框46中提供具有振幅Apert和頻率fpert的轉(zhuǎn)向微動信號并且該信號通過開關(guān)48送 至求和結(jié)合點44，其中當(dāng)系統(tǒng)40處于自動或半自動模式時開關(guān)48關(guān)閉。此外，隨著車輛沿 路面行駛，輪胎14和16將受到道路上的擾動。具有振幅Altoad和頻率fK。ad are provided的道路 擾動信號在方框50中提供，所述信號也在求和結(jié)合點44處求和。這三個信號的組合被送 至由方框52代表的EPS系統(tǒng)26和AFS系統(tǒng)30，它按如上所述提供車輛實際的轉(zhuǎn)向。如果車輛沒有配置AFS系統(tǒng)30，則方向盤12上的微動信號可由EPS系統(tǒng)26的馬 達28引發(fā)；如果車輛已經(jīng)配置AFS系統(tǒng)30，則可由AFS系統(tǒng)30中的馬達32提供微動信號。 轉(zhuǎn)向角度傳感器22在方框54檢測轉(zhuǎn)向信號，方框54包括來自三個源的轉(zhuǎn)向，S卩，轉(zhuǎn)向指令 信號、引發(fā)的微動信號和道路擾動信號。轉(zhuǎn)向角度傳感器信號隨轉(zhuǎn)向指令信號從方框42 — 起被送至求差結(jié)合點56，以便從傳感器信號中去除轉(zhuǎn)向指令信號，從而只有微動信號和道 路擾動信號部分留在轉(zhuǎn)向角度傳感器信號里。轉(zhuǎn)向角度傳感器信號中的剩余部分隨后被送 至帶通濾波器58以濾除道路擾動信號。在一個實施例中，道路擾動可從地圖數(shù)據(jù)庫60根 據(jù)道路類型而得到，在車輛上也可能或不可能得到。如果道路擾動信息從地圖數(shù)據(jù)庫得不 至IJ，那么在分析時忽略不計并且不被帶通濾波器58過濾。從帶通濾波器58輸出的信號是微動信號的某些變化或變形并且具有振幅人Pert和 頻率/pat，變形的微動信號施加于手握持/松開檢測邏輯方框62。檢測邏輯方框62也接收 來自微動方框46的實際微動信號，并且比較這兩個信號以確定在方向盤12上是否存在微 動。如果手握持/松開檢測邏輯方框62沒有檢測到類似于來自帶通濾波器58的變形微動 信號的信號，則車輛駕駛員正在握持方向盤12并且已經(jīng)使轉(zhuǎn)向微動信號減弱，其中該轉(zhuǎn)向微動信號未被轉(zhuǎn)向角度傳感器22檢測到。然而，如果微動信號之間的比較在某些閾值范圍 內(nèi)相接近，則微動信號存在于方向盤12上，這意味著車輛駕駛員已經(jīng)松開了方向盤12。邏輯方框62也控制開關(guān)48，其中開關(guān)48能夠從求和結(jié)合點44斷開微動信號。如 果檢測到駕駛員手握方向盤，則轉(zhuǎn)向微動信號能夠被關(guān)掉或降低以獲得平穩(wěn)轉(zhuǎn)向感覺。此 外，在手握方向盤期間，如果要求觸覺反饋，則能夠周期性地或連續(xù)地提供轉(zhuǎn)向微動信號。以上說明披露和描述的僅僅是本發(fā)明的示例性實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠通 過這些說明以及通過附圖和權(quán)利要求顯而易見地認識到，可以在不背離所附權(quán)利要求限定 的本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種改變、修改和變化。
權(quán)利要求
一種確定車輛駕駛員是否握持車輛方向盤的方法，所述方法包括向所述方向盤提供引起該方向盤振動的微動信號；和如果通過方向盤上的振動檢測到所述微動信號，則確定車輛駕駛員沒有握持車輛的方向盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，向方向盤提供微動信號包括由車輛上的主動前 輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電動馬達提供所述微動信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，向方向盤提供微動信號包括由車輛上的電力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)中的電動馬達提供所述微動信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測所述微動信號包括使用轉(zhuǎn)向角度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在確定所述微動信號表明車輛駕駛員沒有握 持車輛方向盤之前，從用于檢測所述微動信號的轉(zhuǎn)向角度信號中濾除道路擾 動信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中濾除道路擾動信號包括從地圖數(shù)據(jù)庫確定道路類型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)車輛處于自動或半自動駕駛模式時確定車輛駕 駛員是否握持車輛方向盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在確定所述微動信號表明車輛駕駛員沒有握持 車輛方向盤之前，從轉(zhuǎn)向角度信號中減去轉(zhuǎn)向指令信號。
9.一種確定車輛駕駛員是否握持車輛方向盤的方法，所述方法包括 向所述方向盤提供引起該方向盤振動的微動信號，；確定車輛處于自動或半自動駕駛模式；當(dāng)車輛處于自動或半自動駕駛模式時提供轉(zhuǎn)向指令信號以使車輛轉(zhuǎn)向； 檢測方向盤的轉(zhuǎn)向角度并提供轉(zhuǎn)向角度信號； 從所述轉(zhuǎn)向角度信號中減去所述轉(zhuǎn)向指令信號；以及在從所述轉(zhuǎn)向角度信號減去所述轉(zhuǎn)向指令信號之后，確定在轉(zhuǎn)向角度信號中是否存在 所述微動信號。
10.一種確定車輛駕駛員是否握持車輛方向盤的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 向所述方向盤提供導(dǎo)致該方向盤振動的微動信號的裝置；確定所述車輛處于自動或半自動駕駛模式的裝置；在車輛處于自動或半自動駕駛模式時提供轉(zhuǎn)向指令信號以使所述車輛轉(zhuǎn)向的裝置； 檢測所述方向盤的轉(zhuǎn)向角度并提供轉(zhuǎn)向角度信號的裝置； 從所述轉(zhuǎn)向角度信號中減去所述轉(zhuǎn)向指令信號的裝置；在從所述轉(zhuǎn)向角度信號中減去所述轉(zhuǎn)向指令信號之后，確定所述轉(zhuǎn)向角度信號中是否 存在所述微動信號的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及在自動變道或道路趨中操作中檢測駕駛員手握持或放開。一種在車輛處于自動駕駛模式下確定車輛駕駛員是否握持車輛方向盤的系統(tǒng)和方法。所述車輛將包括電力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)并且可包括主動前輪轉(zhuǎn)向(AFS)系統(tǒng)，兩者都包括能夠向車輛方向盤提供高頻低幅微動信號的馬達，所述微動信號不會被車輛駕駛員感覺到，也不引起車輛轉(zhuǎn)彎，但是可以被轉(zhuǎn)向角度傳感器檢測到。所述方法從轉(zhuǎn)向角度信號中減去轉(zhuǎn)向角度指令信號并去除道路擾動，并且隨后確定在所述轉(zhuǎn)向角度傳感器信號里是否存在所產(chǎn)生的微動信號。如果存在所述微動信號，則所述系統(tǒng)就知道車輛駕駛員沒有握持方向盤。
文檔編號B60W50/08GK101823487SQ20101016394
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者B·B·利特庫希, J·-W·李, Y·H·李 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司