用於控制車道變換的方法和系統的製作方法
2023-06-17 09:22:01
用於控制車道變換的方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種車道變換控制方法和系統，包括：駕駛者模式設定單元，其基於來自多個車道變換模式的車道變換模式輸入，設定駕駛者的車道變換模式；車道變換路徑生成單元，其基於由駕駛者模式設定單元設定的車道變換模式、車輛橫向加速度、目標路徑角和目標橫向距離路徑，生成車道變換路徑；以及路徑跟隨控制器，其通過計算對應於車道變換路徑的轉向角信息，執行基於車道變換路徑的車道變換。
【專利說明】用於控制車道變換的方法和系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及在駕駛車輛時控制車道變換的方法和系統。
【背景技術】
[0002] 近來開發的技術控制車道變換，並且當基於與後方車輛的距離和相對速度所述車 道變換不安全時，通過增加轉向輪的驅動力來確保駕駛時的安全車道變換。
[0003] 另一方面，取決於駕駛者的傾向，車輛的駕駛風格表現不同，並且當前提議的車輛 的車道變換控制專注於安全，例如與後方車輛的距離，而非駕駛者的傾向。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種在反應駕駛者傾向的同時變換車輛車道的車道變換控制方法和 系統。
[0005] 根據本發明的一方面，車道變換控制系統可包括：駕駛者模式設定單元，其基於來 自多個車道變換模式的車道變換模式輸入，設定駕駛者的車道變換模式；車道變換路徑生 成單元，其基於由駕駛者模式設定單元設定的車道變換模式、車輛橫向加速度、目標路徑角 和目標橫向距離路徑，生成車道變換路徑；以及路徑跟隨控制器，其通過計算對應於車道變 換路徑的轉向角信息，執行基於車道變換路徑的車道變換。
[0006] 多個車道變換模式分別具有不同的車道變換時間，並且車道變換路徑生成單元通 過在計算車輛橫向加速度、目標路徑角和目標橫向距離路徑時應用與多個車道變換模式中 的每一個相對應的車道變換時間，而生成用於每個車道變換模式的車道變換路徑。
[0007] 路徑跟隨控制器可包括：路徑誤差反饋控制器，其基於由車輛的橫向位置和車道 變換路徑生成單元生成的目標橫向距離路徑信息以及車輛的測量信息，確定車道變換路徑 與車輛的當前橫向位置之間的差別，並計算第一目標前輪角，且輸出對應於第一目標前輪 角的路徑誤差控制信號；幹擾前饋控制器，其基於車輛的道路曲率、車輛的道路傾角信息和 車輛的測量信息計算第二目標前輪角，並生成且輸出對應於第二目標前輪角的幹擾控制信 號；狀態反饋控制器，其基於車輛狀態信息和車輛的測量信息計算第三目標前輪角，並生成 且輸出對應於第三目標前輪角的車輛狀態控制信號；綜合觀測器，其將由傳感器傳輸的車 輛的測量信息傳輸至路徑誤差反饋控制器、幹擾前饋控制器和狀態反饋控制器；以及轉向 控制器，其基於路徑誤差控制信號、幹擾控制信號和車輛狀態控制信號計算用於車道變換 的最終目標前輪角從而確定轉向角信息。
[0008] 轉向角控制器可通過將第一目標前輪角、第二目標前輪角和第三目標前輪角相加 來計算最終目標前輪角。車輛狀態信息可包括車輛橫向位置、車輛與車道之間的航向角、和 車輛橫擺角速度。車輛的測量信息可包括車輛滑移角和車輛道路傾角。
[0009] 車道變換路徑生成單元可在計算車輛的橫向加速度時將橫向加速度廓線生成為 Sin (正弦）波，以使橫向加速度在開始車道變換時從0開始，並在結束車道變換時以0結 束。車道變換路徑生成單元可通過在計算目標路徑角時對橫向加速度積分而生成目標路徑 角。另外，車道變換路徑生成單元可通過在計算目標橫向距離路徑時對目標路徑角積分而 生成橫向距離路徑。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 本發明的目的、特徵和優點結合附圖通過以下詳細說明將會更加明顯，其中：
[0011] 圖1是示出根據本發明的示例性實施例的車道變換控制系統的配置的示例圖；
[0012] 圖2是詳細示出根據本發明的示例性實施例的路徑跟隨控制器的配置的示例圖； 並且
[0013] 圖3是示出根據本發明的示例性實施例的車道變換測試結果的示例圖。
[0014] 附圖中各元件的附圖標記
[0015] 100 :駕駛者模式設定單元200 :車道變換路徑生成單元
[0016] 300 :路徑跟隨控制器 310 :路徑誤差反饋控制器
[0017] 320:轉向控制器 330 :幹擾前饋控制器
[0018] 340:狀態反饋控制器 350 :綜合觀測器
[0019] 360 :傳感器
【具體實施方式】
[0020] 應當理解的是，本文所使用的術語"車輛"或"車輛的"或者其它類似術語包括一 般的機動車輛，例如包括運動型多功能車（SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內的載客 車輛，包括多種艇和船在內的水運工具，以及飛行器等等，並且包括混合動力車輛、電動車 輛、內燃車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛和其它代用燃料車輛(例如，從石油以 外的資源取得的燃料)。
[0021] 儘管示例性實施例被描述為使用多個單元執行示例性處理，然而應當理解的是示 例性處理也可由一個或多個模塊執行。另外，應當理解的是，術語控制器/控制單元是指包 括存儲器和處理器的硬體設備。存儲器配置成存儲模塊，並且處理器具體配置成執行所述 模塊從而執行以下進一步說明的一個或多個處理。
[0022] 此外，本發明的控制邏輯可實施為包含由處理器、控制器/控制單元等執行的可 執行程序指令的計算機可讀介質上的非暫時性計算機可讀介質。計算機可讀介質的示例 包括但不限於ROM、RAM、光碟（CD) -ROM、磁帶、軟盤、快閃記憶體驅動器、智慧卡和光學數據存儲設 備。計算機可讀記錄介質也可分布於網絡連接的計算機系統中，以便計算機可讀介質例如 通過遠程信息處理伺服器或控制器區域網（CAN)，以分布方式存儲並執行。
[0023] 本文所使用的術語僅用於說明具體實施例的目的，而不意圖限制本發明。如本文 所使用的，單數形式"一個"、"一種"和"該"意在同樣包括複數形式，除非上下文另外明確指 出。還將理解的是，當在本說明書中使用時，詞語"包括"和/或"包含"限定了所述特徵、整 體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或多個其它特徵、整體、步驟、操作、 元件、部件和/或其群組的存在或添加。如本文所使用的，詞語"和/或"包括一個或多個 相關列出項目的任何和所有組合。
[0024] 參考附圖詳細說明本發明的示例性實施例。遍及附圖使用相同的附圖標記表示相 同或相似的部件。本文所結合的公知功能和結構的詳細說明可被省略以避免模糊本發明的 主題。
[0025] 圖1是示出根據本發明的示例性實施例的車道變換控制系統的配置的示例圖。如 圖1中所示，車道變換控制系統可包括由控制器執行的駕駛者模式設定單元100,由控制器 執行的車道變換路徑生成單元200,和路徑跟隨控制器300。
[0026] 具體地，車道變換路徑生成單元200可配置成生成用於車道變換的橫向位置，並 且路徑跟隨控制器300可配置成計算用於跟隨所生成的橫向路徑的轉向角。另外，駕駛者 模式設定單元1〇〇可配置成基於來自多個車道變換模式的車道變換模式輸入，設定駕駛者 的車道變換模式。
[0027] 儘管未示出，駕駛者模式設定單元100可實施成使用車輛內的如通/斷開關型的 選擇開關來設定車道變換模式，或者可實施成通過車輛監控系統的設定來設定車道變換模 式，但並不限於此，而且可根據操作者的需要以不同的類型實施。
[0028] 另外，車道變換路徑生成單元200可配置成基於由駕駛者模式設定單元100設定 的車道變換模式、車輛的橫向加速度、目標路徑角和目標橫向距離路徑，生成車道變換路 徑。多個車道變換模式可分別具有不同的車道變換時間。例如，如等式1中所示，車道變換 時間可劃分為快速、正常和舒適類型以反應模式的選擇，其中從車道變換開始至車道變換 結束的車道變換使用時間（?Υ。）根據駕駛者的駕駛傾向而變化。
[0029] 這裡，如等式1中所示，分別作為車道變換使用時間，T^NOTmal大於T^ Fast，且?Υ。 Comfort 大於Tm Normal°
[0030] 【等式1】
[0031] TLC-Fast〈 TLC Normal <TLC_ Comfort
[0032] 1)正常模式：IYc = IYC NOTmal
[0033] 2)快速模式：IYc = IYC Fast
[0034] 3)舒適模式：IYC = IYcc_rt
[0035] 另外，車道變換路徑生成單元200可配置成通過在計算車輛的橫向加速度、目標 路徑角和目標橫向距離路徑時應用與每個車道變換模式相對應的車道變換時間，而生成用 於每個車道變換模式的車道變換路徑。另外，在計算車輛的橫向加速度時，車道變換路徑生 成單元200可配置成生成作為正弦波的橫向加速度廓線，以使橫向加速度在開始車道變換 時從〇開始，並在結束車道變換時以〇結束。
[0036] 這裡，車道變換路徑生成單元200可配置成使用等式2計算車輛的橫向加速度。
[0037] 【等式2】
[0038] aM(i)= a - ?.·)+α· 1 LC
[0039] 其中，alat可以指橫向加速度，aamp指橫向加速度幅值，I；。指車道變換使用時間，Φ 指橫向加速度相位，並且a。％指橫向加速度偏移量。
[0040] 另外，車道變換路徑生成單元200可配置成通過在計算目標路徑角時對橫向加速 度積分而生成目標路徑角。例如，車道變換路徑生成單元200可配置成使用等式3生成目 標路徑角。
[0041] 【等式3】
【權利要求】
1. 一種車道變換控制系統，包括： 駕駛者模式設定單元，其配置成基於來自多個車道變換模式的車道變換模式輸入，設 定駕駛者的車道變換模式； 車道變換路徑生成單元，其配置成基於由所述駕駛者模式設定單元設定的車道變換模 式、車輛橫向加速度、目標路徑角和目標橫向距離路徑，生成車道變換路徑；以及 路徑跟隨控制器，其配置成通過計算對應於所述車道變換路徑的轉向角信息，執行基 於所述車道變換路徑的車道變換。
2. 根據權利要求1所述的車道變換控制系統，其中所述多個車道變換模式分別具有不 同的車道變換時間，並且所述車道變換路徑生成單元配置成通過在計算所述車輛橫向加速 度、目標路徑角和目標橫向距離路徑時應用與各個車道變換模式相對應的車道變換時間， 生成用於各個車道變換模式的車道變換路徑。
3. 根據權利要求1所述的車道變換控制系統，其中所述路徑跟隨控制器包括： 路徑誤差反饋控制器，其配置成： 基於由車輛橫向位置和所述車道變換路徑生成單元生成的目標橫向距離路徑信息以 及車輛測量信息，確定所述車道變換路徑與當前車輛橫向位置之間的差別； 計算第一目標前輪角；以及 輸出對應於所述第一目標前輪角的路徑誤差控制信號；幹擾前饋控制器，其配置成： 基於車輛的道路曲率、車輛的道路傾角信息和所述車輛測量信息計算第二前輪角；以 及 生成並輸出對應於所述第二目標前輪角的幹擾控制信號；狀態反饋控制器，其配置 成： 基於車輛狀態信息和所述車輛測量信息計算第三目標前輪角；以及 生成並輸出對應於所述第三目標前輪角的車輛狀態控制信號； 綜合觀測器，其配置成將由傳感器傳輸的所述車輛測量信息傳輸至所述路徑誤差反饋 控制器、所述幹擾前饋控制器和所述狀態反饋控制器；以及 轉向控制器，其配置成基於所述路徑誤差控制信號、所述幹擾控制信號和所述車輛狀 態控制信號計算用於所述車道變換的最終目標前輪角從而確定所述轉向角信息。
4. 根據權利要求3所述的車道變換控制系統，其中所述轉向角控制器還配置成通過結 合所述第一目標前輪角、所述第二前輪角和所述第三前輪角來計算所述最終目標前輪角。
5. 根據權利要求3所述的車道變換控制系統，其中所述車輛狀態信息包括車輛橫向位 置、車輛與車道之間的航向角、和車輛橫擺角速度。
6. 根據權利要求3所述的車道變換控制系統，其中所述車輛測量信息包括車輛滑移角 和車輛道路傾角。
7. 根據權利要求1所述的車道變換控制系統，其中所述車道變換路徑生成單元還配置 成在計算所述車輛橫向加速度時生成作為正弦波的橫向加速度廓線，以使所述橫向加速度 在開始所述車道變換時從〇開始，並在結束所述車道變換時以〇結束。
8. 根據權利要求1所述的車道變換控制系統，其中所述車道變換路徑生成單元還配置 成通過在計算目標路徑角時對所述橫向加速度積分而生成所述目標路徑角。
9. 根據權利要求1所述的車道變換控制系統，其中所述車道變換路徑生成單元還配置 成通過在計算目標橫向距離路徑時對所述目標路徑角積分而生成所述橫向距離路徑。
10. -種車道變換控制方法，包括： 由駕駛者模式設定單元基於來自多個車道變換模式的車道變換模式輸入，設定駕駛者 的車道變換模式； 由車道變換路徑生成單元基於由所述駕駛者模式設定單元設定的車道變換模式、車輛 橫向加速度、目標路徑角和目標橫向距離路徑，生成車道變換路徑；以及 由路徑跟隨控制器通過計算對應於所述車道變換路徑的轉向角信息，執行基於所述車 道變換路徑的車道變換。
11. 根據權利要求10所述的車道變換控制方法，其中所述多個車道變換模式分別具有 不同的車道變換時間，並且生成所述車道變換路徑的步驟還包括通過在計算所述車輛橫向 加速度、目標路徑角和目標橫向距離路徑時應用與各個車道變換模式相對應的車道變換時 間，生成用於各個車道變換模式的車道變換路徑。
12. 根據權利要求10所述的車道變換控制方法，還包括： 由所述路徑跟隨控制器基於由車輛橫向位置和所述車道變換路徑生成單元生成的目 標橫向距離路徑信息以及車輛測量信息，確定所述車道變換路徑與當前車輛橫向位置之間 的差別； 由所述路徑跟隨控制器計算第一目標前輪角；以及 由所述路徑跟隨控制器輸出對應於所述第一目標前輪角的路徑誤差控制信號； 由所述路徑跟隨控制器基於車輛的道路曲率、車輛的道路傾角信息和所述車輛測量信 息計算第二前輪角；以及 由所述路徑跟隨控制器生成並輸出對應於所述第二目標前輪角的幹擾控制信號； 由所述路徑跟隨控制器基於車輛狀態信息和所述車輛測量信息計算第三目標前輪角； 以及 由所述路徑跟隨控制器生成並輸出對應於所述第三目標前輪角的車輛狀態控制信 號； 由所述路徑跟隨控制器將由傳感器傳輸的所述車輛測量信息傳輸至路徑誤差反饋控 制器、幹擾前饋控制器和狀態反饋控制器；以及 由所述路徑跟隨控制器基於所述路徑誤差控制信號、所述幹擾控制信號和所述車輛狀 態控制信號計算用於所述車道變換的最終目標前輪角從而確定所述轉向角信息。
13. 根據權利要求12所述的車道變換控制方法，還包括： 由所述路徑跟隨控制器通過結合所述第一目標前輪角、所述第二前輪角和所述第三前 輪角來計算所述最終目標前輪角。
14. 根據權利要求12所述的車道變換控制方法，其中所述車輛狀態信息包括車輛橫向 位置、車輛與車道之間的航向角、和車輛橫擺角速度。
15. 根據權利要求12所述的車道變換控制方法，其中所述車輛測量信息包括車輛滑移 角和車輛道路傾角。
16. -種包含由處理器或控制器執行的程序指令的非暫時性計算機可讀介質，所述計 算機可讀介質包括： 控制駕駛者模式設定單元基於來自多個車道變換模式的車道變換模式輸入，設定駕駛 者的車道變換模式的程序指令； 控制車道變換路徑生成單元基於由所述駕駛者模式設定單元設定的車道變換模式、車 輛橫向加速度、目標路徑角和目標橫向距離路徑，生成車道變換路徑的程序指令；以及 通過計算對應於所述車道變換路徑的轉向角信息，執行基於所述車道變換路徑的車道 變換的程序指令。
17. 根據權利要求16所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括： 控制所述車道變換路徑生成單元通過在計算所述車輛橫向加速度、目標路徑角和目標 橫向距離路徑時應用與各個車道變換模式相對應的車道變換時間，生成用於各個車道變換 模式的車道變換路徑的程序指令。
18. 根據權利要求16所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括： 基於由車輛橫向位置和所述車道變換路徑生成單元生成的目標橫向距離路徑信息以 及車輛測量信息，確定所述車道變換路徑與當前車輛橫向位置之間的差別的程序指令； 計算第一目標前輪角的程序指令；以及 輸出對應於所述第一目標前輪角的路徑誤差控制信號的程序指令； 基於車輛的道路曲率、車輛的道路傾角信息和所述車輛測量信息計算第二前輪角的程 序指令；以及 生成並輸出對應於所述第二目標前輪角的幹擾控制信號的程序指令； 基於車輛狀態信息和所述車輛測量信息計算第三目標前輪角的程序指令；以及 生成並輸出對應於所述第三目標前輪角的車輛狀態控制信號的程序指令； 將由傳感器傳輸的所述車輛測量信息傳輸至路徑誤差反饋控制器、幹擾前饋控制器和 狀態反饋控制器的程序指令；以及 基於所述路徑誤差控制信號、所述幹擾控制信號和所述車輛狀態控制信號計算用於所 述車道變換的最終目標前輪角從而確定所述轉向角信息的程序指令。
19. 根據權利要求18所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括： 通過結合所述第一目標前輪角、所述第二前輪角和所述第三前輪角來計算所述最終目 標前輪角的程序指令。
20. 根據權利要求18所述的非暫時性計算機可讀介質，其中所述車輛狀態信息包括車 輛橫向位置、車輛與車道之間的航向角、和車輛橫擺角速度。
【文檔編號】B60W40/10GK104097637SQ201310389840
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年4月11日
【發明者】金會原 申請人:現代自動車株式會社