主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和用于控制行駛的車輛的方法
【專利摘要】本教示提供了一種用于控制車輛(10)的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括至少一個傳感器(50)和控制模塊(58)。所述至少一個傳感器可以配置成檢測前導(dǎo)障礙物(226)?？刂颇K可以配置成接收來自所述至少一個傳感器的信號，以確定轉(zhuǎn)向輪廓(286)并基于該轉(zhuǎn)向輪廓來執(zhí)行車道變換操縱。轉(zhuǎn)向輪廓可以包括用于將車輛從當(dāng)前車道(218)操縱至相鄰車道(222)的多個轉(zhuǎn)向角度(110)和對應(yīng)的車輛位置。轉(zhuǎn)向角度可以被計算成不使車輛的加速度增大到超過乘坐者的舒適性閾值并且不使車輛越過相鄰車道的外邊界(262)。
【專利說明】主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和用于控制行駛的車輛的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2014年3月5日提交的美國臨時申請N0.61/948，193和于2014年11月4日提交的美國非臨時申請N0.14/532，614的權(quán)益。上述申請的全部公開內(nèi)容通過參引并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003 ]本公開涉及一種主動轉(zhuǎn)向安全系統(tǒng)的用于改進時間以避免碰撞的車輛控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]本部分提供了與本公開相關(guān)但不一定是現(xiàn)有技術(shù)的背景信息。
[0005]在使車輛功能的控制自動化方面，主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以允許車輛獨立于駕駛員而擁有自主性和授權(quán)。這能產(chǎn)生安全效益的一方面是通過允許車輛在或許由于前導(dǎo)車輛突然停止而與前導(dǎo)車輛發(fā)生事故的概率高的緊急情況期間改寫駕駛員的轉(zhuǎn)向動作。在這些情況下，借助于現(xiàn)今的技術(shù)，現(xiàn)今的車輛可以識別哪個車輛是位于前方的以及該車輛在短期內(nèi)的可能的路徑和速度。
[0006]—些當(dāng)前的技術(shù)涉及使車輛主動轉(zhuǎn)向以避免碰撞。這些技術(shù)特別地對受控車輛前方的前導(dǎo)車輛進行檢測及考慮。這些技術(shù)假定前導(dǎo)車輛是唯一的障礙物并且假定存在能夠用于轉(zhuǎn)向的相鄰車道而沒有考慮相鄰的障礙物。這些技術(shù)沒有考慮相鄰車道實際上是否能夠使用或者相鄰車道的類型或狀況，例如可能影響車輛的車輪與車道之間的摩擦系數(shù)的材料或天氣等。這些技術(shù)也沒有充分考慮相鄰車道的寬度以及急劇的轉(zhuǎn)向可能導(dǎo)致車輛橫穿相鄰車道而沒有安全地停留在相鄰車道的邊界內(nèi)的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本部分提供了本公開的總體概述，并且不是本公開的全部范圍或其所有特征的全面公開。
[0008]本教示提供了一種用于控制車輛的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括至少一個傳感器和控制模塊。所述至少一個傳感器可以配置成檢測前導(dǎo)障礙物?？刂颇K可以配置成接收來自所述至少一個傳感器的信號，以計算轉(zhuǎn)向輪廓并基于轉(zhuǎn)向輪廓來執(zhí)行車道變換操縱。轉(zhuǎn)向輪廓可以包括用于將車輛從當(dāng)前車道操縱至相鄰車道的多個轉(zhuǎn)向角度和對應(yīng)的車輛位置。轉(zhuǎn)向角度可以被計算成不使車輛的加速度增大到超過乘坐者的舒適性閾值并且不使車輛越過相鄰車道的外邊界。
[0009]本教示還提供了一種用于控制車輛的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括至少一個傳感器和控制模塊。所述至少一個傳感器可以配置成檢測前導(dǎo)障礙物和相鄰障礙物。控制模塊可以配置成接收來自所述至少一個傳感器的信號，以計算轉(zhuǎn)向輪廓并基于所述轉(zhuǎn)向輪廓來執(zhí)行車道變換操縱。轉(zhuǎn)向輪廓可以包括用于將車輛從當(dāng)前車道操縱至相鄰車道的多個轉(zhuǎn)向角度和對應(yīng)的車輛位置。通過控制模塊可以將轉(zhuǎn)向角度計算成不使車輛的加速度增大到超過乘坐者的舒適性閾值并且計算成不使車輛越過相鄰車道的外邊界。轉(zhuǎn)向輪廓可以基于車輛與前導(dǎo)障礙物的相對距離和相對速度、車輛與相鄰障礙物的相對距離和相對速度而被計算。
[0010]本教示還提供給了一種用于主動控制在道路的當(dāng)前車道中行駛的車輛的方法。該方法包括為車輛提供控制模塊和多個傳感器。該方法包括傳感器可以向控制模塊發(fā)送至少一個信號。該方法包括控制模塊可以判斷是否需要車道變換。該方法包括控制模塊可以判斷是否能夠使用相鄰車道。該方法包括控制模塊可以利用乘坐者的舒適性和車輛與相鄰車道的外邊界之間的距離來計算轉(zhuǎn)向輪廓，其中，車輛將不會越過相鄰車道的外邊界。該方法包括控制模塊可以控制車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以基于轉(zhuǎn)向輪廓來執(zhí)行車道變換操縱。
[0011]更多適用范圍將從本文提供的描述中變得明顯。本概述中的描述和特定示例僅意在說明的目的而不意在限制本公開的范圍。
【附圖說明】
[0012]本文中所描述的附圖僅用于所選實施方式而不是所有可能的實現(xiàn)方式的說明性目的，并且不意在限制本公開的范圍。
[0013][圖1]圖1是具有用于車輛的主動控制系統(tǒng)的諸如轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)之類的控制系統(tǒng)的車輛的示意圖。
[0014][圖2]圖2是示出了圖1的車輛以及道路上的其他車輛的一種示例道路的示意圖。
[0015][圖3]圖3是用于控制由圖1的控制系統(tǒng)使用的車輛的流程圖，該流程圖包括判斷是否需要車道變換的步驟以及判斷相鄰車道是否能夠使用的步驟。
[0016][圖4]圖4是根據(jù)圖3的流程圖來判斷是否需要車道變換的步驟的流程圖，并且該流程圖包括確定用以避開前導(dǎo)車輛的適當(dāng)距離的步驟。
[0017][圖5]圖5是根據(jù)圖4的流程圖來確定用以避開前導(dǎo)車輛的適當(dāng)距離的步驟的流程圖。
[0018][圖6]圖6是根據(jù)圖3的流程圖來判斷相鄰車道是否能夠使用的步驟的流程圖。
[0019]貫穿附圖的幾個視圖，相應(yīng)的附圖標記表示相應(yīng)的部件。
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)在將參照附圖對示例實施方式進行更全面地描述。
[0021]參照圖1，示意性地示出了包括一對第一輪14、一對第二輪18、控制系統(tǒng)22、制動系統(tǒng)26和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)30的車輛10。車輛10可以是任何類型的基于地面的車輛，例如汽車、卡車、公共汽車、休閑車(RV)、軍用車輛、農(nóng)用車輛或者商用車輛。車輛10可以是無人駕駛車輛或者是通常由人類操作者(未示出)控制但是控制系統(tǒng)22被設(shè)計成補充或改寫車輛10的操作者的控制的車輛。車輛的驅(qū)動電力可以由任何適合的裝置提供，例如內(nèi)燃發(fā)動機、一個或更多個電動馬達或者例如內(nèi)燃發(fā)動機和一個或更多個電動馬達的組合。
[0022]所述一對第一輪14可以是聯(lián)接至轉(zhuǎn)向系統(tǒng)30并構(gòu)造成使車輛10轉(zhuǎn)向的一對前輪。所述一對前輪14也可以是例如前輪驅(qū)動車輛、全輪驅(qū)動車輛或者四輪驅(qū)動車輛中的驅(qū)動輪。所述一對第二車輪18可以是后輪，并且可以是例如后輪驅(qū)動車輛、全輪驅(qū)動車輛或者四輪驅(qū)動車輛中的驅(qū)動輪，或者可以是例如前輪驅(qū)動車輛中的非驅(qū)動輪。
[0023]控制系統(tǒng)22可以包括多個傳感器50、數(shù)據(jù)庫54和控制模塊58。所述多個傳感器50可以包括用于檢測車輛的操作的各種參數(shù)的傳感器，車輛的操作的各種參數(shù)包括例如車輛的地理位置、行駛表面上的位置、車道中的位置、速度、軌跡、加速度、轉(zhuǎn)向角度、制動應(yīng)用、發(fā)動機速度、發(fā)動機溫度和制動器溫度。所述多個傳感器50還可以包括用于檢測車輛的周圍環(huán)境的各種參數(shù)的傳感器，車輛的周圍環(huán)境的各種參數(shù)包括例如車輛10所在的行駛表面的類型和尺寸、與車輛10相鄰的行駛表面的存在、類型和尺寸、車輛的車道或者相鄰車道中的其他車輛或障礙物的存在、位置、速度和加速度以及天氣狀況。這種傳感器的示例包括例如全球定位系統(tǒng)(“GPS”)傳感器、接近傳感器、雷達傳感器、激光或光探測和測距(“LIDAR” )傳感器、相機、加速器、陀螺儀、慣性測量單元、雨或水傳感器和溫度傳感器。
[0024]盡管貫穿全文其他車輛被提及，但是要理解的是，該系統(tǒng)可以配置成檢測行人、騎車者、障礙物、樹木、道路標志、燈柱或其他障礙物并對其做出響應(yīng)。在貫穿全文相鄰車道被提及的情況下，要理解的是，相鄰車道可以是可以支承車輛的任何可行駛表面，例如行駛車道、路肩(鋪砌或未鋪砌)、自行車車道、人行道或者分隔帶。盡管在車輛10內(nèi)示意性地示出了傳感器50，但是傳感器50根據(jù)傳感器的類型可以適當(dāng)?shù)匚挥谲囕v10上，例如位于車輛10的外部或內(nèi)部上，或者位于車輛10的各種部件內(nèi)。例如，接近傳感器可以位于車輛10的外部上，或者例如制動傳感器可以位于制動系統(tǒng)26中。如將在下面進行描述的，傳感器50中的每個傳感器50均可以配置成輸出將由控制模塊58接收并使用的信號。
[0025]數(shù)據(jù)庫54可以配置成存儲用于各種控制器輸入的預(yù)定值，例如地圖、道路數(shù)據(jù)、速度限制、氣象數(shù)據(jù)、乘坐者的舒適值、最大轉(zhuǎn)向或制動速率以及與車輪14、18有關(guān)的不同行駛表面類型的摩擦系數(shù)。乘坐者的舒適值可以是乘坐者將認為是可接受的諸如縱向或橫向加速度之類的值。乘坐者的舒適值可以基于特定乘坐者或者基于車輛10的其他設(shè)定一一例如，具有較高閾值的運動模式或者具有較低閾值的舒適模式一一進行調(diào)整。存儲在數(shù)據(jù)庫54中的值可以預(yù)編程到數(shù)據(jù)庫54中，或者可以通過無線傳輸來周期性地或連續(xù)地更新。如將在下面進行描述的，數(shù)據(jù)庫54可以配置成將所需值輸出至控制模塊58。數(shù)據(jù)庫54可以是任何類型的電子數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，例如硬盤驅(qū)動器、固態(tài)存儲器、閃存驅(qū)動器、隨機存取存儲器(“RAM”)或者只讀存儲器(“ROM” )。盡管數(shù)據(jù)庫54被描述并示出為位于車輛10內(nèi)，但是要理解的是，數(shù)據(jù)庫54可以從車輛10遠程定位并且可以經(jīng)由無線傳輸進行訪問，例如數(shù)據(jù)庫54位于遠程服務(wù)器(未示出)上或者能夠經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)進行訪問。
[0026]控制模塊58可以配置成接收來自數(shù)據(jù)庫54和傳感器50中的一個或多個傳感器50的呈電信號形式的信息數(shù)據(jù)?？刂颇K58可以配置成輸出控制信號，以控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)30和制動系統(tǒng)26來主動控制車輛10，而不需要來自操作者的輸入?？刂颇K58也可以配置成控制車輛的發(fā)動機(未示出)的發(fā)動機速度或者其他動力裝置。
[0027]制動系統(tǒng)26可以構(gòu)造成抵抗車輪14、18中的一個或更多個車輪的滾動，以便使車輛10減速或者以便控制車輛10的穩(wěn)定性，從而防止牽引力損失。在提供的示例中，制動系統(tǒng)26包括在四個車輪14、18中的每個車輪上的制動器70，但是也可以使用其他構(gòu)型。制動系統(tǒng)26可以由操作者機械控制或者電控制，并且制動系統(tǒng)26可以構(gòu)造成由控制模塊58自動控制。制動系統(tǒng)26可以包括任何適合的類型的制動裝置，例如摩擦盤或摩擦鼓、再生制動器、電磁阻力或者空氣阻力。
[0028]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)30可以包括轉(zhuǎn)向機構(gòu)90，該轉(zhuǎn)向機構(gòu)90可以構(gòu)造成控制所述一對第一輪14的轉(zhuǎn)向角度110，從而控制車輛10的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向角度110可以是所述一對第一輪14相對于正前方位置向左或向右轉(zhuǎn)動的角度。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)30可以構(gòu)造成由操作者機械控制或電控制，并且可以由控制模塊58自動控制。轉(zhuǎn)向機構(gòu)90可以是任何適合的類型的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，例如齒條和小齒輪機構(gòu)或者循環(huán)球機構(gòu)。
[0029]另外參照圖2，示出了示例道路210的示意圖，車輛10可以在該示例道路210上行駛。在提供的示例中，車輛10沿由箭頭214指示的方向行駛。車輛10被示出處于第一位置A，在該第一位置A，車輛10在道路210的當(dāng)前車道218中行駛。車道210還可以具有相鄰車道222。車輛10還被以虛線示出處于第二位置B。在第二位置B中，車輛10如將在下面進行描述的在車道變換操縱之后在相鄰車道222中行駛。前導(dǎo)車輛226可以存在于當(dāng)前車道218中。前導(dǎo)車輛226可以在車輛10的前方。前導(dǎo)相鄰車輛(前導(dǎo)相鄰障礙物)230可以在相鄰車道222中存在于車輛10的前方。尾隨相鄰車輛(尾隨相鄰障礙物)234可以在相鄰車道222中存在于車輛10的后方。要理解的是，額外的車輛(未示出)可以存在于道路210上，并且車輛226、230、234相對于彼此的位置可以與圖2中示出的位置不同。
[0030]另外參照圖3，示出了可以由控制模塊58使用以通過車道變換操縱來自主地控制車輛10的邏輯程序310的流程圖。邏輯程序310可以持續(xù)運行或者可以通過操作者的輸入或者通過由傳感器50中的一個或更多個傳感器進行的某些條件一一例如車輛10相對于其他車輛226、230、234或障礙物的速度和位置——的檢測來觸發(fā)開始。在步驟314處，控制模塊58可以接收來自傳感器50的輸入。在接收來自傳感器50的輸入之后，程序310可以進行至步驟318。在步驟318處，控制模塊58此時可以判斷是否需要車道變換。
[0031]另外參照圖4，邏輯程序310的圖3的步驟318—一即判斷是否需要車道變換一一被更詳細地示出。在步驟410處，控制模塊58可以對從傳感器50接收的信號進行分析，以判斷是否存在諸如相鄰車道222之類的與當(dāng)前車道218相鄰的可行駛表面。如果控制模塊58確定不存在可行駛的相鄰車道222，則程序310可以進行至步驟414并輸出不需要車道變換，這是因為在沒有相鄰車道222的情況下車道變換不能安全地發(fā)生?？刂颇K58可以配置成將交通沿與車輛10相同的方向214行駛的車道與交通沿相反方向一一即迎面而來的交通車道(未示出)一一行駛的車道進行區(qū)分。對于車道變換操縱，控制模塊58可以根據(jù)該配置而配置成把迎面而來的交通車道看作是非行駛表面而忽略該迎面而來的交通車道。
[0032]如果控制模塊58確定相鄰車道222存在，則程序310可以進行至步驟418，在步驟418中，控制模塊58可以確定前導(dǎo)車輛226(或障礙物)的相對速度以及至前導(dǎo)車輛226(或障礙物)的距離?？刂颇K58可以基于來自傳感器50的輸入而確定前導(dǎo)車輛226的相對速度以及至前導(dǎo)車輛226的距離。例如，傳感器50可以確定車輛10的速度并且傳感器50可以確定前導(dǎo)車輛226的速度?？刂颇K58可以將車輛10的速度與前導(dǎo)車輛226的速度相減以確定相對速度。傳感器50可以確定至前導(dǎo)車輛226的距離250(圖2)并將表示該距離的信號發(fā)送至控制模塊58。
[0033]在確定前導(dǎo)車輛226的相對速度以及至前導(dǎo)車輛226的距離250之后，程序310可以進行至步驟422。在步驟422處，控制模塊58可以利用在步驟418中確定的車輛10與前導(dǎo)車輛226的相對速度以及至前導(dǎo)車輛226的距離250來計算避免與前導(dǎo)車輛226發(fā)生碰撞所需的車輛10的停止速率或減速速率。
[0034]在計算避免與前導(dǎo)車輛226發(fā)生碰撞所需的減速速率之后，程序310可以進行至步驟426。在步驟426處，控制模塊58可以估計當(dāng)前車道218的摩擦系數(shù)和相鄰車道222的摩擦系數(shù)?？刂颇K58可以基于存儲在數(shù)據(jù)庫54中的數(shù)據(jù)以及由傳感器50接收的信號來對摩擦系數(shù)進行估計。例如，數(shù)據(jù)庫54可以具有針對不同的道路表面和道路狀況而存儲的不同的摩擦系數(shù)，并且控制器可以利用來自傳感器50或數(shù)據(jù)庫54的輸入來確定當(dāng)前車道218和相鄰車道222的道路表面和道路狀況。例如，存儲在數(shù)據(jù)庫54中的GPS或者地圖數(shù)據(jù)可以包括關(guān)于當(dāng)前車道218和相鄰車道222的道路表面材料的信息。存儲在數(shù)據(jù)庫54中的天氣數(shù)據(jù)可以用于例如在道路表面可能是濕的或結(jié)冰的情況下修改摩擦系數(shù)的值。替代性地或者額外地，傳感器50可以配置成例如通過相機、水傳感器或溫度傳感器來檢測道路表面的類型和狀況。要理解的是，當(dāng)前車道218的摩擦系數(shù)可以與相鄰車道222的摩擦系數(shù)不同。
[0035]在估計摩擦系數(shù)之后，程序310可以進行至步驟430。在步驟430處，控制模塊58可以計算可獲得的停止速率或減速速率?？色@得的減速速率可以是車輛10可以在當(dāng)前車道218的道路表面上安全地減速的速率。可獲得的減速速率可以基于車輛10的速度和車輪14、18與道路表面之間的摩擦系數(shù)來進行計算。
[0036]在計算可獲得的減速速率之后，程序310可以進行至步驟434。在步驟434處，控制模塊58可以將可獲得的減速速率與避免與前導(dǎo)車輛226發(fā)生碰撞所需的減速速率進行比較。如果可獲得的減速速率大于所需減速速率，則程序310可以進行至步驟414并輸出不需要車道變換，這是因為車輛10可以安全地減速以避免碰撞。
[0037]如果控制模塊58確定可獲得的減速速率不大于所需減速速率，則程序310可以進行至步驟438。在步驟438處，控制模塊58可以確定車輛10與前導(dǎo)車輛226之間的用于避開前導(dǎo)車輛226所需的適當(dāng)距離。
[0038]另外參照圖5，邏輯程序310的圖4的步驟438——即確定用以避開前導(dǎo)車輛226的適當(dāng)距離一一被更詳細地示出。在步驟510處，控制模塊58可以確定當(dāng)前車道218的寬度254(圖2)以及確定至相鄰車道222的外邊界262(圖2)的橫向距離258(圖2)。外邊界262可以是相鄰車道222的距當(dāng)前車道218最遠的邊界。控制模塊58可以基于來自傳感器50的輸入或數(shù)據(jù)庫54中的存儲數(shù)據(jù)來確定當(dāng)前車道218的寬度254。至相鄰車道222的外邊界262的橫向距離258可以是車輛10將需要橫向移動以到達相鄰車道222的外邊界262的距離?？刂颇K58可以基于來自傳感器50的輸入或來自傳感器50的輸入和存儲在數(shù)據(jù)庫54中的信息的組合物來確定至相鄰車道222的外邊界262的橫向距離258。
[0039]在確定當(dāng)前車道218的寬度254和至相鄰車道222的外邊界262的橫向距離258之后，程序310可以進行至步驟514。在步驟514處，控制模塊58可以確定當(dāng)前車道218和相鄰車道222的最大轉(zhuǎn)向速率。最大轉(zhuǎn)向速率可以是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)30可以在不失去牽引的情況下改變車輪14的轉(zhuǎn)向角度110(圖1)的最大速率。最大轉(zhuǎn)向速率可以取決于車輛10的速度、當(dāng)前轉(zhuǎn)向角度110以及車輪14與當(dāng)前車道218和相鄰車道222的道路表面之間的摩擦系數(shù)。要理解的是，當(dāng)前車道218的最大轉(zhuǎn)向速率可以與相鄰車道222的最大轉(zhuǎn)向速率不同。
[0040]在確定最大轉(zhuǎn)向速率之后，程序310可以進行至步驟518。在步驟518處，控制模塊58可以確定車輛10必須移動以避開前導(dǎo)車輛226的橫向距離266(圖2)?？刂颇K58可以通過分析從傳感器50接收的信號來確定車輛10的用以避開前導(dǎo)車輛226所需的橫向距離266，傳感器50可以感測前導(dǎo)車輛226的相對橫向位置。用以避開前導(dǎo)車輛226的橫向距離266可以是從車輛10的遠離相鄰車道222的外邊界270至前導(dǎo)車輛226的靠近相鄰車道222的內(nèi)邊界274的距離。
[0041]在確定用以避開前導(dǎo)車輛226所需的橫向距離266之后，程序310可以進行至步驟522。在步驟522處，控制模塊58可以計算車輛10與前導(dǎo)車輛226之間的適當(dāng)距離，該適當(dāng)距離適于在不超過乘坐者的舒適性要求的情況下并且在不越過相鄰車道222的外邊界262的情況下改變車道。舒適性要求可以是如以上所論述的存儲在數(shù)據(jù)庫54中的最大加速度值。
[0042]在圖5的步驟522處計算用以改變車道的適當(dāng)距離之后，程序310可以進行至圖4的步驟442。在步驟442處，控制模塊58可以將至前導(dǎo)車輛226的距離250與用以在改變車道時避開前導(dǎo)車輛226的適當(dāng)距離進行比較。如果至前導(dǎo)車輛226的距離250小于用以在改變車道時避開前導(dǎo)車輛226的適當(dāng)距離，則程序310可以進行至步驟414并輸出不需要車道變換，這是因為車輛10與前導(dǎo)車輛226之間存在不足以在舒適程度內(nèi)或者在不越過相鄰車道222的外邊界262的情況下執(zhí)行車道變換操縱的空間。
[0043]如果至前導(dǎo)車輛226的距離250不小于用以在改變車道時避開前導(dǎo)車輛226的適當(dāng)距離，則程序310可以進行至步驟446并輸出需要車道變換。簡而言之，在相鄰車道222存在、車輛10不能減速以以其他方式避開前導(dǎo)車輛226并且車輛10與前導(dǎo)車輛226之間的距離250足以在不越過相鄰車道222的外邊界262并且不超過乘坐者的舒適程度的情況下改變車道的情況下，可以確定需要車道變換。
[0044]返回至圖3，如果如由步驟414和圖4所確定的不需要車道變換，則程序310可以進行至步驟322。在步驟322處，程序310可以結(jié)束。替代性地，步驟322可以通過返回至步驟314而使程序310重新啟動。如果確定需要車道變換，則程序310可以進行至步驟326。在步驟326中，控制模塊58可以確定相鄰車道222實際上是否能夠用于車輛10進入。
[0045]另外參照圖6，邏輯程序310的圖3的步驟326—一即判斷是否能夠使用相鄰車道222——被更詳細地示出。在步驟610處，控制模塊58可以檢查相鄰車道222中是否檢測到任何車輛，例如前導(dǎo)相鄰車輛230或尾隨相鄰車輛234。相鄰車道222中的車輛可以由傳感器50檢測。如果相鄰車道222中沒有檢測到車輛，則程序310可以進行至步驟614并且輸出能夠使用相鄰車道。
[0046]如果相鄰車道222中檢測到車輛，則程序310可以進行至步驟618。在步驟618處，控制模塊58可以確定車輛10與任何相鄰車輛之間的縱向距離。在提供的示例中，傳感器50可以檢測車輛10與前導(dǎo)相鄰車輛230之間的前導(dǎo)相鄰距離278(圖2)以及車輛10與尾隨相鄰車輛234之間的尾隨相鄰距離282(圖2)。
[0047]在確定前導(dǎo)相鄰距離278和尾隨相鄰距離282之后，程序310可以進行至步驟622。在步驟622處，控制模塊58可以確定安全前導(dǎo)距離和安全尾隨距離。安全前導(dǎo)距離可以是車輛10與前導(dǎo)相鄰車輛230之間的可以基于安全考慮而被允許的最小距離。安全尾隨距離可以是車輛10與尾隨相鄰車輛234之間的可以基于安全考慮而被允許的最小距離。安全考慮可以包括例如乘坐者的舒適值、車輛10的速度、前導(dǎo)相鄰車輛230的速度、相鄰車道222的道路類型和道路狀況以及相鄰車道222的摩擦系數(shù)。安全考慮值可以存儲在數(shù)據(jù)庫54中或者由傳感器50來確定。
[0048]在確定安全前導(dǎo)距離和安全尾隨距離之后，程序310可以進行至步驟626。在步驟626處，控制模塊58可以將前導(dǎo)相鄰距離278與安全前導(dǎo)距離進行比較。要理解的是，如果在傳感器50的范圍內(nèi)不存在前導(dǎo)相鄰車輛230，則程序310可以跳過步驟626并進行至步驟630。
[0049]如果前導(dǎo)相鄰距離278不大于安全前導(dǎo)距離，則程序310可以進行至步驟634。在步驟634處，控制模塊58可以確定車輛的速度是否可以安全地減小。如果車輛的速度不能安全地減小，則程序310可以進行至步驟638。在控制模塊58可以安全地應(yīng)用制動器70而不失去牽引的情況下，車輛的速度可以安全地減小。其他因素也可以考慮，例如如果車輛(未示出)在當(dāng)前車道中以減小該車輛的速度將導(dǎo)致車輛10被追尾的距離跟隨車輛10。在步驟638處，程序310可以輸出不能夠使用相鄰車道222，這是因為前導(dǎo)相鄰車輛230在縱向上太靠近車輛10以至于車輛10不能安全地進入相鄰車道222。
[0050]如果車輛10可以安全地降低其速度，則程序310可以進行至步驟642。在步驟642處，控制模塊58可以向制動系統(tǒng)26發(fā)送信號以啟動制動器70，從而使車輛10減速。制動系統(tǒng)26可以使制動器70—起啟動，或者可以單獨地啟動制動器70中的單個制動器。在制動系統(tǒng)26已使車輛10的速度降低了預(yù)定量或者制動器70已被應(yīng)用了預(yù)定時間段之后，則程序310可以返回至步驟618，以重新確定距相鄰車輛230、234的距離。
[0051]返回至步驟626，如果控制模塊58確定前導(dǎo)相鄰距離278大于安全前導(dǎo)距離，則程序310可以進行至步驟630。在步驟630處，控制模塊58可以將尾隨相鄰距離282與安全尾隨距離進行比較。要理解的是，如果在傳感器50的范圍內(nèi)不存在尾隨相鄰汽車234，則程序310可以跳過步驟630并進行至步驟646。
[0052]如果尾隨相鄰距離282不大于安全尾隨距離，則程序310可以進行至步驟638以輸出不能夠使用相鄰車道222，這是因為尾隨相鄰車輛234在縱向上太靠近車輛10以至于車輛10不能安全地進入相鄰車道222。如果尾隨相鄰距離282大于安全尾隨距離，則程序310可以進行至步驟646。
[0053]在步驟646處，控制模塊58可以確定前導(dǎo)相鄰車輛230的相對速度和尾隨相鄰車輛234的相對速度。前導(dǎo)相鄰車輛230的相對速度可以是將車輛10的速度與前導(dǎo)相鄰車輛230的速度相減的速度。尾隨相鄰車輛234的相對速度可以是將車輛10的速度與尾隨相鄰車輛234的速度相減的速度。前導(dǎo)相鄰車輛230的速度和尾隨相鄰車輛234的速度可以由傳感器50確定。
[0054]在前導(dǎo)相鄰車輛230的相對速度和尾隨相鄰車輛234的相對速度被確定之后，程序310可以進行至步驟650。在步驟650處，控制模塊58可以對前導(dǎo)相鄰距離278將保持大于安全前導(dǎo)距離的時間以及尾隨相鄰距離282將保持大于安全尾隨距離的時間進行計算?？刂颇K可以基于前導(dǎo)相鄰車輛230的相對速度和尾隨相鄰車輛234的相對速度來計算這些時間。
[0055]在計算前導(dǎo)相鄰距離278將保持大于安全前導(dǎo)距離的時間以及尾隨相鄰距離282將保持大于安全尾隨距離的時間之后，程序310然后可以進行至步驟654。在步驟654處，控制模塊58可以計算轉(zhuǎn)向輪廓286(圖2)。轉(zhuǎn)向輪廓286可以包括車輛10可以用于在不越過相鄰車道的外邊界262的情況下并且在不超過乘坐者的舒適程度的情況下將車道從當(dāng)前車道218改變至相鄰車道222的轉(zhuǎn)向角度110(圖1)和車輛位置?？刂颇K58可以計算多于一個的可能的轉(zhuǎn)向輪廓286 ο例如，這些轉(zhuǎn)向輪廓286可以包括臨界轉(zhuǎn)向輪廓、名義轉(zhuǎn)向輪廓和最大舒適性轉(zhuǎn)向輪廓。臨界轉(zhuǎn)向輪廓可以使得乘坐者的舒適值最低。最大舒適性轉(zhuǎn)向輪廓可以使得乘坐者的舒適值最高。名義轉(zhuǎn)向輪廓可以在臨界輪廓與最大舒適性輪廓之間。轉(zhuǎn)向輪廓可以存儲在數(shù)據(jù)庫54中或者保持處于臨時存儲。
[0056]在計算轉(zhuǎn)向輪廓286之后，程序310可以進行至步驟658。在步驟658處，控制模塊可以基于轉(zhuǎn)向輪廓286來計算完成車道變換將花費的時間。
[0057]在計算完成車道變換所必需的時間之后，控制模塊58可以進行至步驟662。在步驟662處，控制模塊58可以將完成車道變換所必需的時間與前導(dǎo)相鄰距離278將保持大于安全前導(dǎo)距離的時間以及尾隨相鄰距離282將保持大于安全尾隨距離的時間進行比較。
[0058]如果完成車道變換所必需的時間不小于前導(dǎo)相鄰距離278將保持大于安全前導(dǎo)距離的時間，并且完成車道變換所必需的時間不小于尾隨相鄰距離282將保持大于安全尾隨距離的時間，則程序310可以進行至步驟638，并且輸出不能夠使用相鄰車道，這是因為車道變換操縱不能在前導(dǎo)相鄰車輛230或者尾隨相鄰車輛234太靠近車輛10之前被完成。
[0059]如果完成車道變換所必需的時間小于前導(dǎo)相鄰距離278將保持大于安全前導(dǎo)距離的時間，并且完成車道變換所必需的時間小于尾隨相鄰距離282將保持大于安全尾隨距離的時間，則程序310可以進行至步驟614，并且輸出能夠使用相鄰車道，這是因為車輛10可以安全地完成車道變換操縱。以此方式，控制模塊58在確定車輛可以安全地改變車道的情況下時可以考慮尾隨相鄰車輛234和前導(dǎo)相鄰車輛230的未來位置。在存在第二相鄰車道(未示出)，如車輛10的每側(cè)上均有一個車道的情況下，控制模塊58可以類似地檢查第二相鄰車道的可用性并且選擇允許轉(zhuǎn)向輪廓286具有最大的安全裕度和舒適性裕度的相鄰車道222(如果存在的話)。
[0060]參照圖3的步驟326，如果如由圖6的步驟638所確定的不能夠使用相鄰車道，則程序310可以進行至步驟322并且如上所描述的結(jié)束或重新啟動。如果如由圖6的步驟638所確定的能夠使用相鄰車道，則程序310可以進行至步驟330。在步驟330處，控制模塊58可以向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)30發(fā)送信號，以控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)30根據(jù)轉(zhuǎn)向輪廓286來調(diào)整轉(zhuǎn)向角度110并開始改變車道。要理解的是，如果多個轉(zhuǎn)向輪廓286被計算，則控制模塊58可以基于包括誤差的安全裕度或者乘坐者的舒適程度的任何數(shù)量的因素來選擇轉(zhuǎn)向輪廓286中的最佳的一個轉(zhuǎn)向輪廓。
[0061]在車輛10已經(jīng)開始車道變換操縱之后，程序310可以進行至步驟334。在步驟334處，控制模塊58可以確定車輛的位置。車輛的相對于當(dāng)前車道218、相鄰車道222的外邊界262、前導(dǎo)車輛226、前導(dǎo)相鄰車輛230和尾隨相鄰車輛234的位置可以由傳感器50確定。
[0062]在確定車輛的位置之后，程序310可以進行至步驟338。在步驟338處，控制模塊58可以將車輛的位置與轉(zhuǎn)向輪廓286的預(yù)期位置進行比較。如果車輛的位置不在轉(zhuǎn)向輪廓286的預(yù)期位置的預(yù)定誤差裕度內(nèi)，則程序310可以進行至步驟342。
[0063]在步驟342處，控制模塊58可以計算新的轉(zhuǎn)向輪廓。新的轉(zhuǎn)向輪廓可以類似于轉(zhuǎn)向輪廓286，但可以考慮實際車輛位置與預(yù)期車輛位置之間的變化或差異。在計算新的轉(zhuǎn)向輪廓之后，程序310可以返回至步驟330，以基于新的轉(zhuǎn)向輪廓繼續(xù)改變車道。
[0064]返回至步驟338，如果車輛的位置在轉(zhuǎn)向輪廓286(或者新的轉(zhuǎn)向輪廓)的預(yù)期位置的預(yù)定誤差裕度內(nèi)，則程序310可以進行至步驟346。在步驟346處，控制模塊58可以檢查車道變換操縱是否完成。如果車道變換操縱未完成，則程序310可以返回至步驟334以重新確定車輛的位置。如果車道變換操縱已完成，則程序310可以進行至步驟322并且視情況而結(jié)束或重新啟動。
[0065]提供示例實施方式以使得本公開充分并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員完整傳達了范圍。闡述了許多特定細節(jié)，例如特定部件、裝置、以及方法的示例，以提供對本公開的實施方式的全面的理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，不必采用特定細節(jié)，可以以許多不同的形式實施示例實施方式而都不應(yīng)當(dāng)解釋為對本公開的范圍的限制。在一些示例實施方式中，不詳細描述公知方法、公知裝置結(jié)構(gòu)以及公知技術(shù)。
[0066]當(dāng)元件或?qū)颖恢柑幱诹硪辉驅(qū)印吧稀?，或“接合于”、“連接于”或“聯(lián)接于”另一元件或?qū)訒r，該元件或?qū)涌芍苯游挥谠摿硪辉驅(qū)由?，或接合于、連接于或聯(lián)接于該另一元件或?qū)樱蛘呖纱嬖诰娱g的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被指“直接位于”另一元件或?qū)印吧稀?，或“直接接合于”、“直接連接于”或“直接聯(lián)接于”另一元件或?qū)訒r，可以不存在居間的元件或?qū)?。用于描述元件之間的關(guān)系的其它詞語應(yīng)該以同樣的方式進行解釋(例如，“位于…之間”對“直接位于…之間”，“鄰近于”對“直接鄰近于”，等)。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的所列物品中的一個或更多個的任一及全部組合。
【主權(quán)項】
1.一種用于控制車輛(10)的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 至少一個傳感器(50)，所述至少一個傳感器(50)配置成檢測前導(dǎo)障礙物(226);以及 控制模塊(58)，所述控制模塊(58)配置成接收來自所述至少一個傳感器的信號，以確定轉(zhuǎn)向輪廓(286)并基于所述轉(zhuǎn)向輪廓來執(zhí)行車道變換操縱； 其中，所述轉(zhuǎn)向輪廓包括用于將所述車輛從當(dāng)前車道(218)操縱至相鄰車道(222)的多個轉(zhuǎn)向角度(110)和對應(yīng)的車輛位置，所述轉(zhuǎn)向角度被計算成不使所述車輛的加速度增大到超過乘坐者的舒適性閾值并且被計算成不使所述車輛越過所述相鄰車道的外邊界(262)02.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制模塊配置成利用表示所述車輛的一對車輪(14、18)與所述當(dāng)前車道之間的摩擦系數(shù)的值來對所述轉(zhuǎn)向輪廓進行計算。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述控制模塊配置成利用表示所述一對車輪與所述相鄰車道之間的摩擦系數(shù)的值來對所述轉(zhuǎn)向輪廓進行計算。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述控制模塊配置成控制制動系統(tǒng)(26)來使所述車輛選擇性地減速。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個傳感器配置成檢測所述相鄰車道中并且在所述車輛的前方的前導(dǎo)相鄰障礙物(230)以及所述相鄰車道中并且在所述車輛的后方的尾隨相鄰障礙物(234)，其中，所述控制模塊配置成基于所述車輛與所述前導(dǎo)相鄰障礙物和所述尾隨相鄰障礙物中的至少一者的相對速度來對所述轉(zhuǎn)向輪廓進行計算，并且其中，所述控制模塊配置成基于所述車輛與所述前導(dǎo)相鄰障礙物和所述尾隨相鄰障礙物中的至少一者之間的距離(278、282)來對所述轉(zhuǎn)向輪廓進行計算。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)庫(54)，所述數(shù)據(jù)庫(54)配置成向所述控制模塊提供預(yù)編程數(shù)據(jù)，其中，所述控制模塊配置成基于來自所述數(shù)據(jù)庫的所述預(yù)編程數(shù)據(jù)來對所述轉(zhuǎn)向輪廓進行計算。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個傳感器配置成檢測所述相鄰車道中的目標(230、234)，并且所述控制模塊配置成僅在所述車道變換操縱能夠在所述相鄰車道中的所述目標沒有變得比安全距離更靠近所述車輛的情況下被完成時執(zhí)行所述車道變換操縱。8.—種用于控制車輛(10)的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 至少一個傳感器(50)，所述至少一個傳感器(50)配置成檢測前導(dǎo)障礙物(226)和相鄰障礙物(230、234);以及 控制模塊(58)，所述控制模塊(58)配置成接收來自所述至少一個傳感器的信號，以計算轉(zhuǎn)向輪廓(286)并基于所述轉(zhuǎn)向輪廓來執(zhí)行車道變換操縱； 其中，所述轉(zhuǎn)向輪廓包括用于將所述車輛從當(dāng)前車道(218)操縱至相鄰車道(222)的多個轉(zhuǎn)向角度(110)和對應(yīng)的車輛位置，通過所述控制模塊將所述轉(zhuǎn)向角度計算成不使所述車輛的加速度增大到超過乘坐者的舒適性閾值并且計算成不使所述車輛越過所述相鄰車道的外邊界(262);以及 其中，所述轉(zhuǎn)向輪廓基于所述車輛與所述前導(dǎo)障礙物的相對距離(250)和相對速度、所述車輛與所述相鄰障礙物的相對距離(278、282)和相對速度而被計算。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述控制模塊配置成控制制動系統(tǒng)(26)來使所述車輛選擇性地減速。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中，所述控制模塊配置成利用表示所述車輛的一對車輪(14、18)與所述當(dāng)前車道之間、所述車輛的一對車輪(14、18)與所述相鄰車道之間或者所述車輛的一對車輪(14、18)與所述當(dāng)前車道和所述相鄰車道兩者之間的摩擦系數(shù)中的至少一個值來對所述轉(zhuǎn)向輪廓進行計算。11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)庫(54)，所述數(shù)據(jù)庫(54)配置成向所述控制模塊提供預(yù)編程數(shù)據(jù)，其中，所述控制模塊配置成基于來自所述數(shù)據(jù)庫的所述預(yù)編程數(shù)據(jù)來對所述轉(zhuǎn)向輪廓進行計算。12.—種用于主動控制在道路(210)的當(dāng)前車道(218)中行駛的車輛的方法，所述方法包括: 為車輛(10)提供控制模塊(58)和多個傳感器(50); 通過所述傳感器向所述控制模塊發(fā)送至少一個信號； 通過所述控制模塊判斷是否需要車道變換； 通過所述控制模塊判斷是否能夠使用相鄰車道(222); 通過所述控制模塊利用乘坐者的舒適性和所述車輛與所述相鄰車道的外邊界(262)之間的距離(258)來計算轉(zhuǎn)向輪廓(286)，其中，所述車輛將不會越過所述相鄰車道的所述外邊界；以及 通過所述控制模塊控制所述車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(30)以基于所述轉(zhuǎn)向輪廓來執(zhí)行車道變換操縱。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括: 在所述車道變換操縱期間，通過所述控制模塊確定所述車輛在所述道路中的位置；通過所述控制模塊將所述車輛在所述道路中的位置與所述轉(zhuǎn)向輪廓的預(yù)期位置進行比較； 通過所述控制模塊創(chuàng)建新的轉(zhuǎn)向輪廓；以及 通過所述控制模塊控制所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以基于所述新的轉(zhuǎn)向輪廓來執(zhí)行所述車道變換操縱。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，判斷是否需要車道變換的步驟包括: 通過所述控制模塊確定前導(dǎo)障礙物(226)的位置和相對速度，所述位置包括所述車輛與所述前導(dǎo)障礙物之間的距離(250); 通過所述控制模塊對避免所述車輛與所述前導(dǎo)障礙物之間的碰撞所需的減速速率進行計算； 通過所述控制模塊對所述車輛能夠獲得的減速速率進行計算；以及通過所述控制模塊將避免所述車輛與所述前導(dǎo)障礙物之間的碰撞所需的減速速率與所述車輛能夠獲得的減速速率進行比較。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，判斷是否需要車道變換的步驟還包括: 通過所述控制模塊確定所述車輛與所述前導(dǎo)障礙物之間的用于避免所述車輛與所述前導(dǎo)障礙物之間的碰撞的適當(dāng)距離；以及 將所述車輛與所述前導(dǎo)障礙物之間的距離與所述適當(dāng)距離進行比較。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，判斷是否需要車道變換的步驟還包括: 對所述車輛的一組車輪(14、18)與所述當(dāng)前車道之間的摩擦系數(shù)進行估計；以及 對所述車輛的所述一組車輪與所述相鄰車道之間的摩擦系數(shù)進行估計。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，確定所述車輛與所述前導(dǎo)障礙物之間的用于避免所述車輛與所述前導(dǎo)障礙物之間的碰撞的適當(dāng)距離的步驟包括: 通過所述控制模塊確定所述當(dāng)前車道的寬度(254)以及從所述車輛至所述相鄰車道的所述外邊界的橫向距離(258); 通過所述控制模塊確定所述當(dāng)前車道和所述相鄰車道的最大轉(zhuǎn)向速率； 通過所述控制模塊確定避開所述前導(dǎo)障礙物所需的橫向運動；以及通過所述控制模塊對用以在不超過預(yù)定舒適值的情況下并且在不越過所述相鄰車道的所述外邊界的情況下改變車道的所述適當(dāng)距離進行計算。18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中的任一項所述的方法，其中，判斷是否能夠使用相鄰車道的步驟包括: 通過所述控制模塊判斷在所述相鄰車道中是否檢測到任何相鄰障礙物(230、234); 如果存在前導(dǎo)相鄰障礙物(230)，則通過所述控制模塊確定所述車輛與所述前導(dǎo)相鄰障礙物之間的安全前導(dǎo)距離，并且通過所述控制模塊將所述車輛與所述前導(dǎo)相鄰障礙物之間的所述距離與所述安全前導(dǎo)距離進行比較；以及 如果存在尾隨相鄰障礙物(234)，則通過所述控制模塊確定所述車輛與所述尾隨相鄰障礙物之間的安全尾隨距離，并且通過所述控制模塊將所述車輛與所述尾隨相鄰障礙物之間的所述距離與所述安全尾隨距離進行比較。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，判斷是否能夠使用相鄰車道的步驟還包括: 如果所述車輛與所述前導(dǎo)相鄰障礙物之間的所述距離不大于所述安全前導(dǎo)距離，則通過所述控制模塊向制動系統(tǒng)(26)發(fā)送控制信號，以降低所述車輛的速度。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，判斷是否能夠使用相鄰車道的步驟還包括: 通過所述控制模塊確定所述前導(dǎo)相鄰障礙物的相對速度與所述尾隨相鄰障礙物的相對速度； 通過所述控制模塊對所述前導(dǎo)相鄰目標與所述車輛之間的所述距離將保持大于所述安全前導(dǎo)距離的時間進行計算； 通過所述控制模塊對所述尾隨相鄰目標與所述車輛之間的所述距離將保持大于所述安全尾隨距離的時間進行計算； 通過所述控制模塊對完成車道變換所需的時間進行計算； 通過所述控制模塊將完成車道變換所需的時間與所述前導(dǎo)相鄰目標與所述車輛之間的所述距離將保持大于所述安全前導(dǎo)距離的時間進行比較；以及 通過所述控制模塊將完成車道變換所需的時間與所述尾隨相鄰目標與所述車輛之間的所述距離將保持大于所述安全尾隨距離的時間進行比較。
【文檔編號】B60W10/20GK105939920SQ201580006395
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年3月4日
【發(fā)明人】約翰·耶斯泰爾, 漢斯·里帕里普, 孫博, 服部博司, 赤松克彥
【申請人】電裝國際美國公司