增强车辆控制的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种方法和系统，在车辆内，可以基于物体相对该车辆的位置、相对速度、道路参数和一个或多个车辆参数确定绕开该物体的所需路径。该方法和系统可计算使得与所需车辆路径的预测偏差最小化的一个或多个车辆控制参数值。该方法和系统可以确定一个或多个车辆控制参数值是否使得车辆超过一个或多个车辆稳定性约束。如果一个或多个车辆控制参数值将导致车辆超过一个或多个车辆稳定性约束，则一个或多个车辆控制参数值被降低为不导致车辆超过一个或多个车辆稳定性约束的一个或多个车辆控制参数值。该方法和系统可输出该一个或多个车辆控制参数值到车辆自动控制装置。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2011年7月14日提交的美国临时申请61/507，862的优先权，其全部内容在此作为参考合并。
技术介绍
许多车辆装备有半自动或自动地控制车辆以避免碰撞或减轻碰撞严重性的系统和装置。例如，当碰撞威胁存在时，典型的碰撞避免控制系统可向驾驶员提供警告，确保在规避驾驶操作、应用差速制动、和/或执行其它功能期间车辆保持稳定。然而，典型的碰撞避免控制系统不控制车辆的转向以引导车辆绕开可能对车辆造成碰撞威胁的物体。
技术实现思路
在一些实施例中，在车辆内，方法和系统可以基于物体相对该车辆的位置、相对速度、道路参数和一个或多个车辆参数确定绕开该物体的所需路径。该方法和系统可计算使得与所需车辆路径的预测偏差最小化的一个或多个车辆控制参数值。该方法和系统可以确定一个或多个车辆控制参数值是否将使得车辆超过一个或多个车辆稳定性约束。如果一个或多个车辆控制参数值将导致车辆超过一个或多个车辆稳定性约束，则一个或多个车辆控制参数值被降低为不导致车辆超过一个或多个车辆稳定性约束的一个或多个车辆控制参数值。该方法和系统可输出该一个或多个车辆控制参数值到车辆自动控制装置。附图说明本专利技术相关的主题在说明书的结束部分特别指出并明确要求。但是，本专利技术同时作为操作的机构和方法，及其目的、特征和优点，当与附图一起阅读时可通过参考以下详细说明最好地理解，其中图I是根据本专利技术实施例的具有碰撞避免控制系统的车辆的示意图；图2是根据本专利技术实施例的碰撞避免控制系统的示意图；图3是根据本专利技术实施例的使用转向控制的碰撞避免控制系统的示意图；图4是根据本专利技术实施例的碰撞避免控制系统的操作的流程图；图5是根据本专利技术实施例的在碰撞避免控制操作期间车辆侧向位置与纵向位置的关系曲线图；图6是根据本专利技术实施例的在碰撞避免控制系统的离线调整期间车辆侧向位置与纵向位置的关系曲线图；图7是根据本专利技术实施例的在碰撞避免控制系统的离线调整期间偏航角与时间的关系曲线图；图8是根据本专利技术实施例的在碰撞避免控制系统的离线调整期间车辆侧向位置与纵向位置的关系曲线图；图9是根据本专利技术实施例的在碰撞避免控制系统的离线调整期间偏航角与时间的关系曲线图；图10是根据本专利技术实施例的碰撞避免控制系统的测试期间转向角与时间的关系曲线图；图11是根据本专利技术实施例的碰撞避免控制系统的测试期间侧向加速度与时间的关系曲线图；图12是根据本专利技术实施例的轮胎摩擦约束的图形描述；和图13是根据本专利技术实施例的车辆参考坐标系的图形描述。可以意识到为了简单和清楚的说明，附图中所示的元件没有必要按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其它元件放大。此外，考虑过的合适的参考数字可以在附图中重复以表示相应或相似的元件。具体实施例方式在以下详细说明中，为了提供对本专利技术的彻底理解阐述了多个特定细节。然而，本领域技术人员可以理解的是本专利技术可以实践而无需这些特定细节。在其它情况下，已知的方法、过程和部件不再详细地描述以便不会使本专利技术难理解。除非特别声明，从以下讨论中清楚的是，可以认识到贯穿整个说明书讨论中使用术语如“处理”、“估计”、“存储”、“确定”、“估算”、“计算”、“测量”、“提供”、“转移”等是指计算机或计算系统、或类似电子计算机装置的动作和/或过程，将表示在计算系统的寄存器和/或存储器内的诸如电子的物理量的数据操作和/或转换为表示在计算系统的存储器、寄存器或其它存储、传送或显示装置内的物理量的其它数据。碰撞避免控制系统可以是半自动驾驶系统，其控制输入至例如自动转向、差速制动、自动制动、和/或其它系统。例如，碰撞避免控制系统可以测量物体(例如，道路上的车辆或障碍物)相对车辆的相对位置，例如相对于车辆(其中在一些实施例中相对于车辆可以表示相对于车辆内的特定点、相对于车辆内的全球定位系统(GPS)、相对于车辆的中心等等)。如果车辆和物体之间的相对距离处于预定距离内，并且车辆相对于物体或其它参照物的相对速度处于预定值和/或范围内，碰撞避免控制系统可确定物体对车辆存在碰撞威胁。相应地，碰撞避免控制系统可向驾驶员输出信号(例如，声音警告)、向制动系统输出指令以减小车辆速度、向自动转向系统输出转向角指令、或执行其它动作。根据一些实施例，如果检测到物体存在碰撞威胁，碰撞避免控制系统可首先向驾驶员输出信号。如果驾驶员不能减轻碰撞威胁，碰撞避免控制系统可控制车辆以避免碰撞或减轻碰撞严重性。碰撞避免控制系统可输出控制指令到自动制动系统、自动转向控制系统、或其它系统。例如，如果车辆太接近物体而不能驾驶以绕开该物体，则应用自动制动以减轻车辆和物体之间的碰撞。在一些情况下的一些实施例中，碰撞避免控制系统可通过驾驶绕开该物体来确定车辆能够避免碰撞。根据一些实施例，碰撞避免控制系统可计算绕开该物体的所需路径。为了引导车辆在所需路径上，转向角控制、转向扭矩控制、或其它指令可输出到自动转向控制系统。转向角指令或其它指令可使用例如基于模型的预测控制(MPC)系统来基于单轨迹线性二轮车模型(1-track linear bicycle model)或其它车辆动态模型进行计算。如名称为“用于自动车道中心调整/改变控制系统的基于模型的预测控制”的序列号为12/399，317的美国专利申请所公开的已知方法，公开了一种用于提供转向控制的系统和方法，其用于在自动或半自动车辆系统内的车道改变或车道中心调整的目的。基于模型的预测控制(MPC)系统可以是描述相对于车道、道路、或车辆驾驶其它特征的车辆运动的模型。例如，使用MPC或其它技术，碰撞避免控制系统可以确定或计算致动器指令以驱动车辆沿着所需路径绕开该物体。例如，绕开该物体的所需路径可以沿着或处于光滑曲线上(例如，二次曲线和/或抛物线曲线)。所需路径可以基于道路的曲率、道路中的其它物体、道路的尺寸(例如，车道宽度、路肩位置、道路宽度等)和/或其它因素计算。根据一些实施例，碰撞避免控制系统可以确定一 个或多个车辆转向角控制指令、转向扭矩指令、或其它指令以引导车辆在所需路径上。例如，碰撞避免控制系统可以输出转向角控制指令、转向扭矩指令、或其它指令给电动助力转向系统(EPS)、主动前轮转向系统(AFS)、自动转向控制系统、或其它系统以引导车辆到路径上。例如，转向角控制指令可以使用MPC方法计算，目的是最小化与所确定的路径的偏差。例如，MPC可以使用代价函数来计算转向角指令。例如，代价函数可以是积分或求和公式，其解表示预定时间段内车辆的预测路径与车辆所需路径相差多少。根据车辆所需路径和预测路径之间的航向角误差和侧向偏移量误差使用代价函数可以计算车辆的预测路径偏离所需路径多少。例如，碰撞避免控制系统可计算最小化代价函数的转向角指令值，并因此补偿确定的或所需的车辆路径与预测车辆路径之间的车辆侧向位置和航向角误差。在一些实施例中，指令的转向角或车辆控制参数值(或当遵循控制参数值时预测的车辆行为)可以与一个或多个车辆稳定性约束或参数比较以确保车辆控制参数值不会导致车辆变得不稳定。例如，如果轮胎失去摩擦(例如，开始滑动)，侧向加速度超过阈值，或超过其它车辆稳定性约束，则车辆可能变得不稳定。为了确保车辆稳定性，可以确定车辆控制参数值(例如，转向角指令)是否超过一个或多个车辆稳定性约束(或是否本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在车辆内，基于物体相对于该车辆的位置、相对速度、道路参数和一个或多个车辆参数确定绕开该物体的所需路径；计算使得与所需车辆路径的预测偏差最小化的一个或多个车辆控制参数值；确定所述一个或多个车辆控制参数值是否会导致车辆超过一个或多个车辆稳定性约束；如果所述一个或多个车辆控制参数值会导致车辆超过一个或多个车辆稳定性约束，则将所述一个或多个车辆控制参数值改变为不导致车辆超过所述一个或多个车辆稳定性约束的一个或多个车辆控制参数值；和将所述一个或多个车辆控制参数值输出到车辆自动控制装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：N·K·莫什楚克，SK·陈，JW·李，C·T·扎戈尔斯基，A·查特吉，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：