專利名稱：用于保護駕駛員注意力的設備和方法
技術領域：
此處實施例涉及一種在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的設備，用于選擇性地為轉向系統(tǒng)提供疊加轉向扭矩。特別涉及一種在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的設備，用于選擇性地為轉向系統(tǒng)提供疊加轉向扭矩，其中轉向系統(tǒng)包括方向盤、小齒輪和扭力桿。此處實施例進一步涉及一種在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的方法，用于選擇性地為轉向系統(tǒng)提供疊加轉向扭矩。特別涉及在一種在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的方法，用于選擇性地為轉向系統(tǒng)提供疊加轉向扭矩，其中轉向系統(tǒng)包括方向盤、小齒輪和扭力桿。
背景技術：
現(xiàn)代汽車的操控越來越智能，S卩，車輛能夠越來越多地提供駕駛控制而減少駕駛員的干預。這種系統(tǒng)的一個例子是所謂的車道保持輔助系統(tǒng)，其通過試圖保持車輛在道路行車道的中心附近來減少駕駛負擔從而幫助駕駛員。這種車道保持輔助系統(tǒng)通常施加疊加轉向扭矩(overlaying steering torque)給車輛的轉向系統(tǒng)，目的在于防止非本意的車道變換。駕駛員有可能濫用這種車道保持輔助系統(tǒng)以保持在車道上而不觸握方向盤，即，誤將車道保持輔助系統(tǒng)作為自動駕駛儀。配備這種車道保持輔助系統(tǒng)的車輛通常能夠保持在道路行車道上一定時間，但這取決于例如路的形狀。但車輛有可能在車道線處彈回，在車道線一側或在車道線左右兩側的中間重復地碰觸車道線。盡管上述駕駛行為不是必然意味著風險，但是其可能會導致不合適的車輛軌跡而令周圍的車輛產(chǎn)生困惑?？赡艽嬖谌绻嚨辣３州o助系統(tǒng)最終由于譬如因丟失所跟蹤的標志線的原因而未能阻止車道變換，那么車輛可能因駕駛員沒有手握方向盤而進入相鄰車道，從而造成不良狀況。因此，通常不期望減少駕駛員的警惕和注意力，即使在這些系統(tǒng)提供對車輛的部分或大部分控制情況下。通常，駕駛員必須保持他/她的手放在方向盤上，在任何情形要求之下準備接受對轉向的控制。因此，現(xiàn)有的此類系統(tǒng)通常具有判定駕駛員的手是否在方向盤上的功能。以上系統(tǒng)通過文獻US2010228417已知，上述文獻中涉及一種在車輛自動駕駛模式下判定車輛駕駛員是否把握方向盤的系統(tǒng)及方法。上述自動駕駛模式可通過一種意在保持車輛在道路行車道的中心附近的系統(tǒng)來提供。文獻US2010228417 中的車輛包括電動轉向(electric power steering, EPS)系統(tǒng)且可包括主動式前轉向(active front steering, AFS)系統(tǒng),上述兩個系統(tǒng)中均包括為車輛的轉向系統(tǒng)施加高頻和低幅干擾信號的電機。上述高頻和低幅干擾信號不會被車輛駕駛員感知也不會引起車輛轉向，但是其可通過轉向角度傳感器檢測到。
文獻US2010228417所建議的方法從轉向角度信號中減去轉向角度命令信號且去除道路干擾，然后判定在轉向角度傳感信號中是否存在誘導干擾信號。如存在干擾信號，則系統(tǒng)認為車輛駕駛員沒有手握方向盤。文獻US2010228417所建議的系統(tǒng)可導致發(fā)出關于車輛駕駛員沒有手握方向盤的警告信號或提供某種類型聲音或可見指示。檢測僅在車輛處于自動或半自動駕駛模式下啟動。通過開關執(zhí)行所述啟動，在系統(tǒng)處于自動或半自動駕駛模式時開關將被關閉。

發(fā)明內容
本文實施例在于提供一種在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的車輛過程中用于保護駕駛員注意力在駕駛任務上的改進的設備，其中所述車道保持輔助系統(tǒng)選擇性地為轉向系統(tǒng)施加疊加轉向扭矩，其中轉向系統(tǒng)包括方向盤、小齒輪(pinion)和扭力桿(torsionbar)。通過提供如下設備實現(xiàn)，所述設備包括:用于在車道保持輔助系統(tǒng)施加疊加轉向扭矩時測量小齒輪角度和扭力桿扭矩的裝置；由所測量的小齒輪角度和扭力桿扭矩估算駕駛員施加扭矩的裝置；基于所測量的扭力桿扭矩和所估算的駕駛員施加扭矩之間的關系計算松手度量(hands-off metric)的裝置；基于所計算的松手度量與預定閾值之間的比較來判定松手(hands-off)的裝置；在由車道保持輔助系統(tǒng)所提供的扭矩干預之間評估握持(hands-on)的裝置；基于所判定的松手和所評估的握持來判定動作的裝置；以及用于執(zhí)行所判定的動作的裝置。由于僅在車道保持系統(tǒng)進行干預期間(S卩，只要有來自車道保持輔助系統(tǒng)的扭矩疊加)判定車輛駕駛員是否正在控制車輛方向盤，這種檢測就更加可靠/精確，這是由于在正在干預過程中對轉向系統(tǒng)提供了有保證的激發(fā)(excitation)水平，因為任何合適的檢測算法通常都需要足夠的激發(fā)。此外，僅在車道保持系統(tǒng)進行干預期間進行判定對引起檢測需求的系統(tǒng)產(chǎn)生邏輯關系，因為從駕駛員的角度，更容易理解有關松手的信息且該信息可保持最短的時間。更進一步的是，由于可能使用靈敏的松手檢測，與在所有時間內均進行評估的系統(tǒng)相比，由于錯誤所導致的討厭的松手警告的風險被實際上消除了。此外，僅在車道保持系統(tǒng)進行干預期間執(zhí)行的松手檢測能夠確保使用非常穩(wěn)健的握持評估，從而使無人照管的轉向基本不可能。根據(jù)第二方面，用于計算松手度量的裝置進一步被設置為在預定時間段之后重新計算松手度量。根據(jù)第二方面，如果駕駛員在手握方向盤或沒有手握方向，在預定時間段之后重新計算松手度量使得能夠選擇作為調整參數(shù)的適宜的采樣間隔。根據(jù)第三方面，所述設備進一步包括一旦用于判定松手的裝置已經(jīng)執(zhí)行了所述判定就終止所述預定時間段的裝置。根據(jù)第三方面，終止所述預定時間段能夠確保高的采樣頻率，其用于改進設備的靈敏度。根據(jù)第四方面，用于判定動作的裝置被設置為基于預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統(tǒng)進行進一步的扭矩干預；或者提供松手警告信號給車輛駕駛員；或者停用或重新啟動車道保持輔助系統(tǒng)。
根據(jù)第四方面，基于預定條件判定合適的動作使得能根據(jù)所期望的握持/松手檢測的人機交互以若干方式來精確調整上述判定。變化可例如涉及何時提供警告給駕駛員以及何時停用或重新啟動車道保持輔助系統(tǒng)。根據(jù)第五方面，用于判定動作的裝置包括狀態(tài)器，狀態(tài)器設置成用于基于預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統(tǒng)進行進一步的扭矩干預；或者提供松手警告信號給車輛駕駛員；或者停用或重新啟動車道保持輔助系統(tǒng)。根據(jù)第五方面，對用于執(zhí)行動作判定的狀態(tài)器的使用使得能夠改進對該判定的精確調整。本文中進一步的實施例的目的是提供在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的車輛過程中用于保護駕駛員注意力在駕駛任務上的改進的方法，其中所述車道保持輔助系統(tǒng)選擇性地為轉向系統(tǒng)施加疊加轉向扭矩，其中轉向系統(tǒng)包括方向盤、小齒輪和扭力桿。上述方法中的每一方面提供與所描述的設備中相關方面相同的有益效果。


以下的實施例將通過僅結合相關附圖舉例的方式來描述更多的細節(jié)，其中圖1為此處所描述的設備/方法和狀態(tài)器的原理圖。本文中實施例的其他目的和技術特征將在以下考慮相關圖紙細節(jié)描述中顯而易見。但是，需要了解的是，附圖僅是用于示例而不是用來對解說進行限制，由此相關內容將被撰寫成為權利要求。還須進一步了解的是，附圖不是必須按比例繪制的，因此要明確指出的是，附圖僅意在從概念上圖示本文所描述的結構和程序。
具體實施例方式圖1所描述的相關概述圖中，實施例涉及一種在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的設備。車道保持輔助系統(tǒng)用于在被致動時給轉向系統(tǒng)選擇性地施加疊加轉向扭矩，目的在于防止非本意的車道變換。車道保持輔助系統(tǒng)的致動可通過車輛駕駛員使用譬如簡單的開/關開關來執(zhí)行。除了此處未提及的其他部件，車輛轉向系統(tǒng)包括方向盤、小齒輪(pinion)和扭力桿。設備I包括裝置102，IN1，用于在車道保持輔助系統(tǒng)正在施加疊加轉向扭矩時測量小齒輪角度和扭力桿扭矩。這些測量裝置102，INl可包括傳感器IN1，用于提供有關當前小齒輪角度和當前扭力桿扭矩的信息，測量裝置102，INl可進一步包括處理裝置102，用于將所獲得的傳感器數(shù)據(jù)處理成適用于進一步處理的格式。設備I進一步包括裝置103，用于由所測量的小齒輪角度和扭力桿扭矩估算駕駛員所施加的扭矩。這些估算裝置103可被設置成通過使用上述處理過的傳感器數(shù)據(jù)來執(zhí)行所述估算。設備I進一步包括裝置104，用于基于所測量的扭力桿扭矩和所估算的駕駛員所施加扭矩之間的關系來計算松手度量(hands-off metric),以及裝置105,用于基于所計算的松手度量和預定閾值的比較來判定松手。在一個實施例中，用于計算松手度量的裝置104被進一步設置為在預定時間段后重新計算松手度量，使得在相同的扭矩介入期間松手度量能被多次判定。通過能夠選取不同的預定時間段，調整適宜的采樣間隔都是可能的，無論駕駛員是否手握方向盤。在又一實施例中，所述設備還進一步包括一旦用于判定松手的裝置105已執(zhí)行所述判定就終止預定時間段的裝置。由此，預定時間段可被縮短以實現(xiàn)高采樣頻率，其改進所述設備的靈敏度。設備I還進一步包括裝置106，IN2，用于評估由車道保持輔助系統(tǒng)提供的扭矩干預之間的握持(hands-on)。這些評估裝置106，IN2被設置為評估駕駛員是否充分地執(zhí)行了車輛的轉向任務。作為該判定的輸入IN2可被用作表征駕駛員轉向能力的任何適合數(shù)據(jù)，因此不會在本文中被進一步描述。所述評估僅在由車道保持輔助系統(tǒng)提供的扭矩干預之間執(zhí)行，其通過扭矩干預判定裝置101來表征。由于松手判定僅在由車道保持輔助系統(tǒng)提供的扭矩干預中執(zhí)行，因此可使用靈敏的握持檢測(hands-on detection),由此防止了對車道保持輔助系統(tǒng)的濫用。上述設備還進一步包括基于所判定的松手和所評估的握持來判定動作的裝置107。在進一步的實施例中，這些用于判定動作的裝置107還進一步被設置為基于預定條件El，E2，E3判定是否允許由車道保持輔助系統(tǒng)提供進一步扭矩干預，或者為車輛駕駛員提供松手警告，或者停止或再次啟動車道保持輔助系統(tǒng)。在進一步的實施例中，這些用于判定動作的裝置107還進一步包括狀態(tài)器S1，S2，S3，它們設置為基于預定條件El，E2，E3來判定是否允許由車道保持輔助系統(tǒng)提供進一步扭矩干預，或為車輛駕駛員提供松手警告，或者停止或再次啟動車道保持輔助系統(tǒng)。預定條件El，E2，E3可被視為用于切換至與動作相關的狀態(tài)的進入條件。進入條件El可例如為發(fā)現(xiàn)駕駛員通過評估裝置106，IN2充分地執(zhí)行車輛的轉向任務。如實現(xiàn)了進入條件El則系統(tǒng)切換到狀態(tài)SI，在上述情形下其是與再次啟動車道保持輔助系統(tǒng)的動作相關的狀態(tài)。進入條件E2可例如是判定裝置105在由車道保持輔助系統(tǒng)提供的預定數(shù)量的連續(xù)扭矩干預期間已經(jīng)判定了松手。需要注意的是，上述術語連續(xù)扭矩干預不限于彼此之間緊接著的扭矩干預。因此，進入條件E2可也通過彼此之間不是緊接著的預定數(shù)量的連續(xù)扭矩干預實現(xiàn)，只要握持沒有在后續(xù)的扭矩干預中-之間被檢測到。如果實現(xiàn)了進入條件E2，則上述系統(tǒng)將切換至狀態(tài)S2，在上述情形下其是與為車輛駕駛員提供松手警告的動作相關的狀態(tài)。在沒有駕駛員照管轉向任務的表征情況下，在提供警告之前，所述預定數(shù)量可被設置為例如允許由車道保持輔助系統(tǒng)提供高達三個扭矩干預。在駕駛員沒有手握方向的情況下所允許的連續(xù)扭矩干預的數(shù)量可由計數(shù)器記錄，在提供警告前所允許的數(shù)量可通過改變與其對應的警告閾值來調整。進入條件E3可例如是在由車道保持輔助系統(tǒng)提供更高預定數(shù)量的連續(xù)扭矩干預期間判定裝置105已經(jīng)判定了松手。如果實現(xiàn)了進入條件E3，則所述系統(tǒng)切換至狀態(tài)S3，在上述情況下其是與停用車道保持輔助系統(tǒng)的動作相關聯(lián)的狀態(tài)。在上述情況下的預定數(shù)量可被設置為在車道保持輔助系統(tǒng)被停用之前沒有駕駛員照管執(zhí)行轉向任務的表征情況下例如允許由車道保持輔助系統(tǒng)提供高達六個扭矩干預數(shù)量。在駕駛員沒有手握方向的情況下所允許的連續(xù)扭矩干預的數(shù)量可由計數(shù)器記錄，在停用車道保持輔助系統(tǒng)前所允許的數(shù)量可通過改變與其對應的停用閾值來調整。
清楚的是，判定裝置107可被設置為根據(jù)所期望的人機交互作用的握持/松手探測來通過多種方式執(zhí)行判定。上述設備還進一步包括裝置A1，A2，A3，用于執(zhí)行由判定裝置107判定的動作。用于執(zhí)行由判定裝置107判定的動作的裝置Al，A2，A3包括合適的致動器Al，A2，A3，用于提供出口 0UT1，0UT2, 0UT3以執(zhí)行動作，例如允許由車道保持輔助系統(tǒng)提供進一步的扭矩干預，給車輛的駕駛員提供松手警告，停用車道保持輔助系統(tǒng)或再次啟動車道保持輔助系統(tǒng)。本文進一步的實施例涉及用于在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的方法，其中車道保持輔助系統(tǒng)被設置成選擇性地為轉向系統(tǒng)施加疊加轉向扭矩以防止不期望的車道變更。車輛的轉向系統(tǒng)包括方向盤、小齒輪和扭力桿。本文中所提出的方法在100開始，如果車道保持輔助系統(tǒng)正在進行扭矩干預，則在100之后是判定步驟。上述方法隨后包括如下步驟:當車道保持輔助系統(tǒng)正在施加疊加轉向扭矩時，測量小齒輪角度和扭力桿扭矩102 ;由所測量的小齒輪角度和扭力桿扭矩估算駕駛員施加的扭矩103 ;基于所測量的扭力桿扭矩和所估算的駕駛員所施加扭矩之間的關系計算松手度量104 ;基于所計算的松手度量和預定閾值的比較判定松手105 ;評估由車道保持輔助系統(tǒng)提供的扭矩干預之間的握持106 ;基于所判定的松手和所評估的握持判定動作107 ;最后執(zhí)行所判定的動作Al，A2，A3。在一個實施例中，所述方法還包括在預定時間段之后重新計算松手度量的步驟。在又一實施例中，所述方法還包括一旦已經(jīng)執(zhí)行了判定松手的步驟105就終止預定時間段的步驟。在又一實施例中，所述判定動作的步驟107包括基于預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統(tǒng)進行進一步的扭矩干預的步驟；或者提供松手警告信號給車輛駕駛員的步驟；或者停用或重新啟動車道保持輔助系統(tǒng)的步驟。在再一實施例中，所述判定動作的步驟107包括使用狀態(tài)管理器SI，S2，S3基于預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統(tǒng)提供進一步扭矩干預；或者給車輛駕駛員提供松手警告；或者停用或再次啟動車道保持輔助系統(tǒng)。由于檢測松手的任務僅在由車道保持輔助系統(tǒng)正在進行扭矩干預階段期間執(zhí)行，因此檢測更加可靠/精確，這是由于在正在進行的扭矩干預過程中對轉向系統(tǒng)提供了有保證的激發(fā)水平。已知任何檢測算法都需要足夠的激發(fā)。通過僅與車道保持系統(tǒng)進行扭矩干預相關地執(zhí)行松手檢測在引起檢測需求的系統(tǒng)之間產(chǎn)生邏輯關系。因此，從駕駛員的角度，更容易理解有關松手的信息且該信息可保持最短的時間。此外，與在所有時間內均進行評估的現(xiàn)有系統(tǒng)相比，由于錯誤所導致的討厭的松手警告的風險被實際上消除了。此處描述的握持/松手檢測的方法使得能夠使用靈敏的檢測，意味著很少或沒有漏檢且沒有錯誤警告的風險。此外，與松手檢測相結合，能夠確保使用非常穩(wěn)健的握持評估，從而使無人照管的轉向基本不可能。根據(jù)本申請，還提供一種包括以上所描述的設備的車輛。以上所描述的實施例在以下權利要求范圍內變化。因此，本文實施例的基本技術特征已經(jīng)被顯示、描述和指出，其可被了解的是，多種疏漏和替代及改變將以設備說明和細節(jié)的方式呈現(xiàn)，以及在具體操作過程中，可被本領域的技術人員制備。譬如，所有通過相同方式實現(xiàn)相同功能并獲得相同結果的部件和/或方法步驟的組合均具有相同的意義。此外，需被公認的是，所描述的所有部件和/方法步驟的組合與沒有公開的方法或具體方式相關的，可被包含在其他沒有被公開或描述或建議作為常規(guī)技術選擇。
權利要求
1.一種設備(1)，用于在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上，車道保持輔助系統(tǒng)用于選擇性地對轉向系統(tǒng)施加疊加轉向扭矩，其中所述轉向系統(tǒng)包括方向盤、小齒輪和扭力桿，其特征在于，所述設備包括: 用于在車道保持輔助系統(tǒng)正在施加疊加轉向扭矩時測量小齒輪角度和扭力桿扭矩的測量裝置(102，INl)； 由所測量的小齒輪角度和扭力桿扭矩估算駕駛員所施加扭矩的估算裝置(103);基于所測量的扭力桿扭矩和所估算的駕駛員所施加扭矩之間的關系計算松手度量的計算裝置(104)； 用于基于所計算的松手度量與預定閾值的比較結果判定松手的判定裝置(105); 用于評估由車道保持輔助系統(tǒng)提供的扭矩干預之間的握持的評估裝置(106，IN2)； 用于基于所判定的松手和所評估的握持來判定動作的判定裝置(107); 用于執(zhí)行所判定的動作的裝置(Al，A2，A3)。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述計算松手度量的計算裝置(104)進一步被設置成在預定時間段X之后重新計算松手度量。
3.如權利要求2所述的設備，其特征在于，包括一旦所述判定松手的判定裝置(105)已經(jīng)執(zhí)行了所述判定就終止預定時間段X的裝置。
4.如權利要求1至3中任一項所述的設備，其特征在于，所述判定動作的判定裝置(107)被設置為基于預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統(tǒng)進行進一步的扭矩干預；或者提供松手警告信號給車輛駕駛員；或者停用或重新啟動車道保持輔助系統(tǒng)。
5.如權利要求4所述的設備，其特征在于，所述判定動作的判定裝置(107)包括狀態(tài)器(SI，S2，S3)，所述狀態(tài)器(S`I，S2，S3)設置為基于預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統(tǒng)提供進一步扭矩干預；或者給車輛駕駛員提供松手警告；或者停用或再次啟動車道保持輔助系統(tǒng)。
6.一種方法，用于在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上，車道保持輔助系統(tǒng)用于選擇性地對轉向系統(tǒng)施加疊加轉向扭矩，其中所述轉向系統(tǒng)包括方向盤、小齒輪和扭力桿，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 在車道保持輔助系統(tǒng)正在施加疊加轉向扭矩時測量小齒輪角度和扭力桿扭矩(102)； 由所測量的小齒輪角度和扭力桿扭矩估算駕駛員所施加扭矩(103)； 基于所測量的扭力桿扭矩和所估算的駕駛員所施加扭矩之間的關系計算松手度量(104)； 基于所計算的松手度量與預定閾值的比較結果判定松手(105); 評估由車道保持輔助系統(tǒng)提供的扭矩干預之間的握持(106)； 基于所判定的松手和所評估的握持來判定動作(107); 執(zhí)行所判定的動作(Al，A2，A3)。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，還包括在預定時間段X之后重新計算松手度量的步驟。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括一旦已經(jīng)執(zhí)行了判定松手的步驟(105)就終止預定時間段X的步驟。
9.如權利要求6-8中任一項所述的方法，其特征在于，所述判定動作的步驟(107)包括基于預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統(tǒng)進行進一步的扭矩干預；或者提供松手警告信號給車輛駕駛員；或者停用或重新啟動車道保持輔助系統(tǒng)。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述判定動作的步驟(107)包括使用狀態(tài)管理器(SI，S2，S3)基于預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統(tǒng)提供進一步扭矩干預；或者給車輛駕駛員提供松手警告；或者停用或再次啟動車道保持輔助系統(tǒng)。
11.一種車輛， 其特征在于包括權利要求1至5中任一項所述的設備。
全文摘要
本發(fā)明涉及在操控具有車道保持輔助系統(tǒng)的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的設備(1)和方法。測量裝置(102，IN1)用于在車道保持輔助系統(tǒng)正在施加疊加轉向扭矩時測量小齒輪角度和扭力桿扭矩。由測量結果估算駕駛員所施加扭矩(103)?；谒鶞y量結果和所估算結果之間的關系計算松手度量(104)?；谒嬎愕乃墒侄攘颗c預定閾值的比較結果判定松手(105)。評估裝置(106，IN2)用于評估由車道保持輔助系統(tǒng)提供的扭矩干預之間的握持?；谒卸ǖ乃墒趾退u估的握持判定動作(A1，A2，A3)。執(zhí)行所判定的動作。
文檔編號B60W40/08GK103101536SQ201210451100
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權日2011年11月11日
發(fā)明者N·拉奇克, C·奧爾森 申請人:沃爾沃汽車公司