用于控制车辆路径的装置制造方法及图纸

为了允许车辆(1)舒适地保持在车道上、特别地但不必是保持在包括具有高曲率半径弯道的车道上，用于控制车辆(1)的路径的装置包括观察器模块(2)，该观察器模块根据当前测量向量(η)实时生成以当前速度(va)移动的车辆(1)的估计车道保持状态向量(ζ)，以便产生第一转向锁定命令(ust)以使该车辆的路径相对于该车道稳定。该装置进一步包括预测器模块(7)，该预测器模块将第二转向锁定命令(uff)添加到该第一转向锁定命令(ust)，该第二转向锁定命令取决于待应用于该路径的曲率半径(ρff)。

A device for controlling vehicle routing

In order to allow the vehicle (1) to remain comfortably on the lane, especially but not necessarily on the lane including curved lanes with high curvature radius, the device used to control the path of the vehicle (1) includes an observer module (2), which generates the estimated lane-holding state vector (_) of the vehicle (1) moving at the current speed (va) in real time based on the current measurement vector (_), so as to generate the first one. The steering lock command (ust) stabilizes the vehicle's path relative to the lane. The device further includes a predictor module (7), which adds a second steering lock command (uff) to the first steering lock command (ust), which depends on the curvature radius (p ff) to be applied to the path.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制车辆路径的装置在本专利技术之前的工作受益于第607957号补贴协议下来自欧洲共同体煤钢研究基金的财政支持。本专利技术总体上涉及一种用于实时控制车辆路径的装置。本专利技术更具体地涉及一种用于实时生成车辆转向锁定命令的侧向控制装置，特别是对于无人驾驶的机动车辆或部分委托驾驶式车辆、也就是说可以在没有人类驾驶员的情况下完全或部分地移动的车辆。用于实时控制状态路径的装置或系统在包括机动车辆
的许多
中是已知的。例如，专利EP1074903B1披露了一种用于通过车道标记检测来保持在车道的系统。直链动作模块基于来自图形处理器的目标线位置产生转向驱动项。所披露的元件允许考虑将此系统应用于笔直车道、甚至是具有低曲率弯道的车道，而不会对车辆的动力学产生显著影响。对于例如在山路上可能遇到的具有急弯的车道的应用可能引起车辆对灵活地保持在车道的动态响应问题。再例如，专利US8751089B2披露了一种用于移动单元的路径保持控制系统。该系统对移动单元进行控制，以保持由自由形式的曲线描述的目标路径。虽然这种类型的系统可能适合于在不受约束的空间中控制机器人，该空间有可能抑制适合于目标路径的曲线的形式自由，但是该系统对于无人驾驶车辆可能会产生问题，对该无人驾驶车辆的控制不在于使其保持在目标路径而是在于无论车道几何形状施加的曲线形式如何都使其保持在行车道中。文献WO2014/006327披露了一种装置，该装置包括用于通过使从状态向量推导出的路径偏差的平方最小化来实时生成适用于车辆的稳定动作设定点的模块。本专利技术的目的是解决现有技术状况所造成的问题，特别是在效率、响应性以及易于实现方面。为了实现此目的，本专利技术的主题是一种用于实时控制车辆的路径的装置，该装置包括观测器模块，该观测器模块根据当前测量向量实时生成以当前速度移动的该车辆的估计车道保持状态向量，以便产生第一转向锁定命令以使该车辆相对于该车道的路径稳定。该装置值得注意的是，该装置包括预测器模块，该预测器模块将第二转向锁定命令添加到所述第一转向锁定命令，该第二转向锁定命令是待应用于该路径的曲率的函数。因此，无论车道施加的曲率有多高，显然在通常由当前规则设定的极限内，该装置允许车辆舒适地越过由行车道的性质施加的许多曲线。有利地，该曲率时在该车辆前方的一定距离处的车道曲率半径的倒数。优选地，所述距离随该车辆的所述当前速度而变化。特别地，该装置包括组合了光学相机和雷达的特性的单元，以便以多项式的形式提供该车道的至少一个引导线几何形状。更特别地，该预测器模块包括用于通过以下公式计算来自该车道的中间引导线几何形状的曲率的子模块，该公式本身以关系式的形式表达，该关系式包括作为分子的多项式的二阶导数以及作为分母的多项式的一阶导数的平方加一的立方表达式的平方根。还特别地，该预测器模块包括用于将该第二转向锁定命令计算作为动力学方程的解的子模块，该动力学方程给出稳定或具有零时间导数的状态向量。更特别地，该预测器模块生成所述稳定状态向量的评估测量向量，以便从作为该观测器模块的输入的所述当前测量向量中移除所述评估测量向量。还更特别地，该计算子模块还包括该第二转向锁定命令的可调增益。还特别地，该当前测量向量包括与横摆速度和转向锁定角度相关的坐标，并且该估计状态向量包括与以下各项相关的坐标：该横摆速度、相对于该车辆的路径的偏差角度、转向锁定角度的时间导数、以及该转向锁定角度。更特别地，为了在该道路车道上调准，该当前测量向量还包括与以下各项相关的坐标：相对于该车辆的路径的偏差角度、与该车辆的车道保持路径的侧向偏差、以及与该路径的侧向偏差的时间积分的相反数，并且该估计状态向量还包括与以下各项相关的坐标：与该车辆的路径的侧向偏差的时间导数、与该车辆的路径的侧向偏差、以及与该路径的侧向偏差的时间积分的相反数。通过阅读以下说明并参见附图，其他的特征和优点将变得清楚，在附图中：-图1表示了可以应用本专利技术的车辆，-图2是根据本专利技术的装置的实施方式的图。参照图1，由发动机(图中未表示出)牵引驱动的机动车辆1包括四个车轮，这四个车轮包括两个前轮11和两个后轮12，这两个前轮优选地是转向车轮。每个车轮分别配备有或未配备有瞬时速度传感器，从而使得可以知道车辆的当前速度va，具体为车辆的当前纵向速度va。车辆1包括转向柱44，该转向柱的顶部配备有或未配备方向盘，方向盘对于纯粹的无人驾驶车辆而言变得毫无意义，并且该转向柱的底部作用在转向构件上，这使得可以使前轮转向。转向柱44配备有受命令信号u控制的致动器。转向构件在转向柱的基底处或在任何其他点(例如，在作用于前轮的齿条上)配备有传感器46，以测量车辆前轮的当前转向锁定角δ。传感器46例如是转矩传感器，该转矩传感器的值可以容易地转换成转向锁定角。车辆1还包括关于车辆的横摆速度(即车辆围绕其在与车辆所行驶在的道路平面成直角的轴线上的重心旋转的速度)的传感器31。传感器31例如是位置非常靠近车辆重心(CoG)的陀螺仪。RaCam类型(即组合了光学相机和雷达的特性)的单元15使得可以测量车辆1前方的横向于车辆的中轴线的对象坐标YCAM和在中轴线上的对象坐标XCAM。如还从单元15的供应商所知的，光学测量和雷达测量的合并使得可以针对道路上的每个标记点检测此点相对于单元15的正面沿其视轴的距离x、以及此点相对于视轴的距离y。超出本专利技术范围的图像处理允许单元15以多项式的形式提供车辆的行车道的至少一条引导线(例如车道的左分界线和右分界线、或车道的位于这两条分界线中间的中线)的几何形状y(x)。对于给定的引导线，该多项式具有例如以下形式：y＝p3·x3+p2·x2+p1·x+p0。如本身已知的，车辆1配备有嵌入式计算机(未这样表示出)，该嵌入式计算机使得可以控制和命令车辆的不同构件。计算机可以通过连接、具体经由机动车辆CAN、Lin或以太网总线接收来自纵向速度传感器的信息、来自横摆速度传感器31的信息、来自转向锁定角δ的传感器46的信息、以及来自单元15的信息。嵌入式计算机还可以通过向转向柱44传送命令信号u来命令该转向柱。嵌入式计算机还可以托管控制器装置3，该控制器装置用于生成命令信号ust从而使车辆的物理状态向量ξ符合设定点状态向量ξ*，以确保车辆1保持期望的路径。车辆的物理状态取决于在较大程度或较小程度上受到控制的且对其动态行为起作用的多种物理数据。嵌入式计算机托管观测器装置2，该观测器装置用于根据命令ust并根据与以当前速度va移动的车辆1的路径保持物理状态向量ξ相关的当前测量向量η来实时地生成车辆1的估计路径保持状态向量如现在参照图2所解释的。在图2所展示的实施例中，考虑到车辆1的有效状态向量ξ包括多于两个的标量坐标、或状态变量，其中例如可以以任何预先建立的顺序但优选是对于给定车辆而言确定地引用车辆的有效横摆速度车辆与其理想路径的有效相对偏差角度Ψrel，ef以及车辆重心偏离其理想路径的有效侧向速度有效相对偏差角度Ψrel,ef是实际上车辆的中轴线与所考虑的每个时刻的理想路径的切线所成的角度。重心偏离的有效侧向速度是车辆的重心实际上与所考虑时刻的理想路径的切线成直角地移动远离理想路径的速度。车辆1的有效状态向量ξ可以包括其他标量坐标，例如车辆的重心相对于其理想路径的有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于实时控制车辆(1)的路径的装置，该装置包括观测器模块(2)，该观测器模块根据当前测量向量(η)实时生成以当前速度(va)移动的该车辆(1)的估计车道保持状态向量

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.24 FR 16546171.一种用于实时控制车辆(1)的路径的装置，该装置包括观测器模块(2)，该观测器模块根据当前测量向量(η)实时生成以当前速度(va)移动的该车辆(1)的估计车道保持状态向量以便产生第一转向锁定命令(ust)以使该车辆相对于所述车道的路径稳定，其特征在于，该装置包括：-预测器模块(7)，该预测器模块将第二转向锁定命令(uff)添加到所述第一转向锁定命令(ust)，该第二转向锁定命令是待应用于该路径的曲率(γff)的函数，所述曲率(γff)等于在该车辆前方的一定距离(x)处的车道曲率半径的倒数。2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述距离(x)随所述当前速度(va)而变化。3.如前述权利要求之一所述的控制装置，其特征在于，该控制装置包括组合了光学相机和雷达的特性的单元(15)，以便以多项式的形式提供该车道的至少一个引导线几何形状(y(x))。4.如权利要求3所述的控制装置，其特征在于，该预测器模块(7)包括用于通过以下公式计算来自该车道的中间引导线几何形状(y(x))的曲率(γff)的子模块(E)：5.如前述权利要求之一所述的控制装置，其特征在于，该预测器模块(7)包括用于将该第二转向锁定命令(uff)计算作为动力学方程的解的子模...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·巴列斯特罗斯托罗萨那，R·德伯尼，J·达万瓦道拉，M·戈福利奥特，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR