用于探测位于方向盘上的手的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于探测驾驶员的位于方向盘(14)上的手的方法。借助于数学模型对机动车的转向系统(10)的至少一个部分建模。此外，确定转向系统(10)的扭力杆(17)的下端部和/或上端部的转动角。借助于测量装置(18)确定作用在扭力杆上的转矩。借助于卡尔曼滤波器估计转矩和反转矩的总和，驾驶员以所述转矩加载方向盘(14)，所述反转矩在转向系统(10)的上部分(12)中由摩擦产生。此外，估计所述反转矩，和将所估计的转矩总和与所述反转矩用于确定，所述驾驶员的手是否位于所述方向盘(14)上。

Method for detecting the hand on the steering wheel

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于探测位于方向盘上的手的方法
本专利技术涉及一种用于探测机动车、尤其是具有机电辅助的转向系统的机动车的驾驶员的位于方向盘上的手的方法。
技术介绍
在具有机电辅助的转向系统的机动车中，机电的转向辅助装置可以以转矩加载转向系统并且因此在转向时辅助驾驶员或者使机动车沿着确定的方向转向。尤其是机电的转向辅助装置也可以自动地、即在没有驾驶员的相应的转向运动的情况下例如基于摄像机或者其它的传感器的数据使车辆沿着确定的方向转向。机动车的自动的转向尤其使用在至少部分地自主地行驶的机动车的控制系统中。所谓的车道保持辅助系统就是这样的控制系统的例子，所述车道保持辅助系统辅助驾驶员保持车道。然而在此，机动车的驾驶员应随时能又接管对机动车的完全控制。驾驶员的手在方向盘上证实是在这方面的可靠的指示。在完全自主地行驶的机动车中，只要驾驶员不愿意亲自接管对机动车的控制，控制系统应自动地控制机动车。如果驾驶员将其手放在方向盘上，则这是对于驾驶员愿意接管对机动车的控制的明确的指示。反之如果驾驶员将手从方向盘上拿开，则自动的控制系统应接管对机动车的控制。即在两种情况下必要的是，能够检测驾驶员的手在方向盘上。探测手在方向盘上的一种可能性是在方向盘上的附加的传感器。传感器例如通过电容测量识别出，手是否位于方向盘上。然而，附加的传感器造成附加的成本。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于，提供一种用于探测位于方向盘上的手的方法，在该方法中，相对于在机电辅助的转向系统中存在的转矩传感器和/或转动角传感器附加的传感器是不必要的。根据本专利技术，该任务通过开篇所提到的类型的方法解决，该方法具有以下步骤：借助于数学模型对机动车的转向系统的至少一个部分建模，确定转向系统的扭力杆的下端部和/或上端部的转动角，借助于测量装置确定作用在扭力杆上的转矩，借助于卡尔曼滤波器估计转矩(驾驶员以所述转矩加载方向盘)和反转矩(所述反转矩在转向系统的上部分中由摩擦产生)的总和，估计反转矩，和将所估计的转矩总和与所述反转矩用于确定，驾驶员的手是否位于方向盘上。事实表明，机动车的驾驶员在某个时段上至少暂时地以转矩加载方向盘，即使其不是有意地沿着一个方向控制车辆。因此，当驾驶员不是有意地施加转矩到方向盘上时，这种方法也适合用于探测位于方向盘上的手。此外，根据本专利技术的方法仅仅使用在转向系统中已经存在的传感器来探测驾驶员的手在方向盘上，尤其使用至少确定作用在扭力杆上的转矩的转矩传感器。即附加的传感器尤其是不必要的，由此节省成本。根据本专利技术的一个方面，借助于数学模型对整个转向系统建模。尤其是不仅对机动车的转向系统的上部分(上部分包括方向盘、具有扭力杆的转向柱和测量装置)而且对机动车的转向系统的下部分建模。根据另一方面，借助于数学模型对机动车的转向系统的上部分(上部分包括方向盘、具有扭力杆的转向柱和测量装置)建模。另一方面设置，借助于数学模型对转向装置的在扭力杆上方的部分(该部分包括方向盘)建模。优选地，基于数学模型设计观察器，该观察器求取所需要的未测得的参量或者所需要的不能测得的参量。在此，观察器可理解为在控制技术的意义下的观察器。观察器可以估计转矩(驾驶员以所述转矩加载方向盘)和反转矩的总和。尤其是转向系统具有带有角度位置传感器的辅助马达。扭力杆的下端部的转动角可以借助于转向系统的辅助马达的角度位置传感器确定。优选地，由所估计的转矩总和与所估计的反转矩的差确定转矩(驾驶员以所述转矩加载方向盘)。尤其是当差的结果与零相差大于预先确定的值时，识别出驾驶员的手位于方向盘上。该预先确定的值可以这样选择，使得识别错误比率在10％以下、优选在5％以下、进一步优选为0％。由此，可以以所想要的准确度识别出，驾驶员的手是否位于方向盘上。根据本专利技术的一个方面，借助于线性的状态空间模型对方向盘的状态建模。尤其是线性的状态空间模型可以构成用于观察器设计的基础。在此，观察器可理解为在控制技术的意义下的观察器。该观察器可以估计转矩(驾驶员以所述转矩加载方向盘)和反转矩的总和。根据本专利技术的另一方面设置，测量装置由在扭力杆的上端部和下端部之间的相对角度确定作用在扭力杆上的转矩。因为尤其在机电辅助的转向系统中本来就测量作用在扭力杆上的转矩，可以使用转向系统的已经存在的传感器。即，不需要另外的构件，由此节省成本。优选地，附加地确定、尤其测量方向盘的转动角。尤其是确定或者测量扭力杆的上端部的转动角并且将其与方向盘的转动角视为等同。即在本专利技术的该实施方式中，方向盘的转动角不必首先通过卡尔曼滤波器重建，而是直接可供使用、尤其作为测量参量使用。进一步优选地，测量装置测量扭力杆的下端部和/或上端部的转动角。如果测量装置测量两个转动角中的仅仅一个，则相应另外的转动角可以由测得的转动角和所确定的作用在扭力杆上的转矩重建。尤其是扭力杆的上端部的转动角可以与方向盘的转动角视为等同。在本专利技术的该实施方式中，不需要用于测量转动角的另外的测量装置，由此产生转向系统的更简单的构造。一个方面设置，转向系统的上部分在数学模型中被建模为具有弹簧和/或至少一个阻尼的物质体。通过模型参数、尤其弹簧常数和阻尼系数的相应的调整，可以尽可能切合实际地对转向系统的上部分建模。另一方面设置，转向系统的被建模的部分在数学模型中被建模为物质体。尤其当测量扭力杆的上端部的转动角时，这是有利的。上转向系统的简化的模型足够用于，足够精准地确定作用在方向盘上的转矩。在本专利技术的该实施方式中，降低计算费用。优选地，借助于非线性摩擦模型或者非线性自适应摩擦模型估计反转矩。进一步优选地，将神经网络用于确定反转矩。尤其是借助于神经网络使非线性摩擦模型的参数与方向盘的当前的状态适配。附图说明从接下来的说明书和所参照的附图得出本专利技术的另外的优点和特性。在附图中示出：-图1以立体视图示出机动车的转向系统；-图2示出图1的转向系统的上部分的物理代替模型；-图3示出图1的转向系统的上部分的简化的物理代替模型；和-图4示出根据本专利技术的方法的步骤的示意性的示图。具体实施方式机动车的在图1中所示出的转向系统10构造为机电辅助的转向系统。转向系统10包括上部分12以及带有辅助马达20的下部分，所述上部分具有方向盘14、带有扭力杆17的转向柱16和测量装置18。如果驾驶员以转矩加载方向盘14，则由此使转向柱16转动。测量装置18由在扭力杆17的上(方向盘侧的)端部和下端部之间的相对角度确定作用在扭力杆17上的转矩。此外，辅助马达20的角度位置传感器确定扭力杆17的下端部的转动角。基于所确定的、作用在扭力杆17上的转矩和扭力杆17的下端部的转动角，这样调控辅助马达20，使得辅助马达提供合适的辅助的转矩以使车辆转向。在至少部分地自主行驶的机动车中，必需的是，机动车可以识别出，驾驶员的手是否位于方向盘14上。为此，在接下来所说明的方法中，仅仅考虑如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于探测机动车、尤其具有机电辅助的转向系统的机动车的驾驶员的位于方向盘(14)上的手的方法，其特征在于，该方法具有以下步骤：/n借助于数学模型对所述机动车的转向系统(10)的至少一个部分建模，/n确定所述转向系统(10)的扭力杆(17)的下端部和/或上端部的转动角，/n借助于测量装置(18)确定作用在所述扭力杆(17)上的转矩，/n借助于卡尔曼滤波器估计转矩和反转矩的总和，所述驾驶员以所述转矩加载所述方向盘(14)，所述反转矩在所述转向系统(10)的上部分(12)中由摩擦产生，/n估计所述反转矩，和/n将所估计的转矩总和与所述反转矩用于确定，所述驾驶员的手是否位于所述方向盘上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170515 DE 102017110549.21.用于探测机动车、尤其具有机电辅助的转向系统的机动车的驾驶员的位于方向盘(14)上的手的方法，其特征在于，该方法具有以下步骤：
借助于数学模型对所述机动车的转向系统(10)的至少一个部分建模，
确定所述转向系统(10)的扭力杆(17)的下端部和/或上端部的转动角，
借助于测量装置(18)确定作用在所述扭力杆(17)上的转矩，
借助于卡尔曼滤波器估计转矩和反转矩的总和，所述驾驶员以所述转矩加载所述方向盘(14)，所述反转矩在所述转向系统(10)的上部分(12)中由摩擦产生，
估计所述反转矩，和
将所估计的转矩总和与所述反转矩用于确定，所述驾驶员的手是否位于所述方向盘上。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述数学模型对整个所述转向系统(10)建模。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述数学模型对所述机动车的转向系统(10)的上部分(12)建模，所述上部分包括所述方向盘(14)、带有所述扭力杆(17)的转向柱(16)和所述测量装置(18)。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述数学模型对所述转向装置的在所述扭力杆(17)上方的部分建模，所述部分包括所述方向盘(14)。


5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述数学模型设计观察器，所述观察器求取所需要的未测得的参量或者所需要的不能测得的参量。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·法施扎德，T·奥斯特温德，A·路恩根，D·兹默曼，
申请(专利权)人：TRW汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE