用於保護駕駛員注意力的設備和方法
2023-10-17 03:45:34 4
專利名稱：用於保護駕駛員注意力的設備和方法
技術領域：
此處實施例涉及一種在操控具有車道保持輔助系統的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的設備，用於選擇性地為轉向系統提供疊加轉向扭矩。特別涉及一種在操控具有車道保持輔助系統的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的設備，用於選擇性地為轉向系統提供疊加轉向扭矩，其中轉向系統包括方向盤、小齒輪和扭力杆。此處實施例進一步涉及一種在操控具有車道保持輔助系統的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的方法，用於選擇性地為轉向系統提供疊加轉向扭矩。特別涉及在一種在操控具有車道保持輔助系統的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的方法，用於選擇性地為轉向系統提供疊加轉向扭矩，其中轉向系統包括方向盤、小齒輪和扭力杆。
背景技術：
現代汽車的操控越來越智能，S卩，車輛能夠越來越多地提供駕駛控制而減少駕駛員的幹預。這種系統的一個例子是所謂的車道保持輔助系統，其通過試圖保持車輛在道路行車道的中心附近來減少駕駛負擔從而幫助駕駛員。這種車道保持輔助系統通常施加疊加轉向扭矩(overlaying steering torque)給車輛的轉向系統，目的在於防止非本意的車道變換。駕駛員有可能濫用這種車道保持輔助系統以保持在車道上而不觸握方向盤，即，誤將車道保持輔助系統作為自動駕駛儀。配備這種車道保持輔助系統的車輛通常能夠保持在道路行車道上一定時間，但這取決於例如路的形狀。但車輛有可能在車道線處彈回，在車道線一側或在車道線左右兩側的中間重複地碰觸車道線。儘管上述駕駛行為不是必然意味著風險，但是其可能會導致不合適的車輛軌跡而令周圍的車輛產生困惑。可能存在如果車道保持輔助系統最終由於譬如因丟失所跟蹤的標誌線的原因而未能阻止車道變換，那麼車輛可能因駕駛員沒有手握方向盤而進入相鄰車道，從而造成不良狀況。因此，通常不期望減少駕駛員的警惕和注意力，即使在這些系統提供對車輛的部分或大部分控制情況下。通常，駕駛員必須保持他/她的手放在方向盤上，在任何情形要求之下準備接受對轉向的控制。因此，現有的此類系統通常具有判定駕駛員的手是否在方向盤上的功能。以上系統通過文獻US2010228417已知，上述文獻中涉及一種在車輛自動駕駛模式下判定車輛駕駛員是否把握方向盤的系統及方法。上述自動駕駛模式可通過一種意在保持車輛在道路行車道的中心附近的系統來提供。文獻US2010228417 中的車輛包括電動轉向(electric power steering, EPS)系統且可包括主動式前轉向(active front steering, AFS)系統,上述兩個系統中均包括為車輛的轉向系統施加高頻和低幅幹擾信號的電機。上述高頻和低幅幹擾信號不會被車輛駕駛員感知也不會引起車輛轉向，但是其可通過轉向角度傳感器檢測到。
文獻US2010228417所建議的方法從轉向角度信號中減去轉向角度命令信號且去除道路幹擾，然後判定在轉向角度傳感信號中是否存在誘導幹擾信號。如存在幹擾信號，則系統認為車輛駕駛員沒有手握方向盤。文獻US2010228417所建議的系統可導致發出關於車輛駕駛員沒有手握方向盤的警告信號或提供某種類型聲音或可見指示。檢測僅在車輛處於自動或半自動駕駛模式下啟動。通過開關執行所述啟動，在系統處於自動或半自動駕駛模式時開關將被關閉。
發明內容
本文實施例在於提供一種在操控具有車道保持輔助系統的車輛過程中用於保護駕駛員注意力在駕駛任務上的改進的設備，其中所述車道保持輔助系統選擇性地為轉向系統施加疊加轉向扭矩，其中轉向系統包括方向盤、小齒輪(pinion)和扭力杆(torsionbar)。通過提供如下設備實現，所述設備包括:用於在車道保持輔助系統施加疊加轉向扭矩時測量小齒輪角度和扭力杆扭矩的裝置；由所測量的小齒輪角度和扭力杆扭矩估算駕駛員施加扭矩的裝置；基於所測量的扭力杆扭矩和所估算的駕駛員施加扭矩之間的關係計算鬆手度量(hands-off metric)的裝置；基於所計算的鬆手度量與預定閾值之間的比較來判定鬆手(hands-off)的裝置；在由車道保持輔助系統所提供的扭矩幹預之間評估握持(hands-on)的裝置；基於所判定的鬆手和所評估的握持來判定動作的裝置；以及用於執行所判定的動作的裝置。由於僅在車道保持系統進行幹預期間(S卩，只要有來自車道保持輔助系統的扭矩疊加)判定車輛駕駛員是否正在控制車輛方向盤，這種檢測就更加可靠/精確，這是由於在正在幹預過程中對轉向系統提供了有保證的激發(excitation)水平，因為任何合適的檢測算法通常都需要足夠的激發。此外，僅在車道保持系統進行幹預期間進行判定對引起檢測需求的系統產生邏輯關係，因為從駕駛員的角度，更容易理解有關鬆手的信息且該信息可保持最短的時間。更進一步的是，由於可能使用靈敏的鬆手檢測，與在所有時間內均進行評估的系統相比，由於錯誤所導致的討厭的鬆手警告的風險被實際上消除了。此外，僅在車道保持系統進行幹預期間執行的鬆手檢測能夠確保使用非常穩健的握持評估，從而使無人照管的轉向基本不可能。根據第二方面，用於計算鬆手度量的裝置進一步被設置為在預定時間段之後重新計算鬆手度量。根據第二方面，如果駕駛員在手握方向盤或沒有手握方向，在預定時間段之後重新計算鬆手度量使得能夠選擇作為調整參數的適宜的採樣間隔。根據第三方面，所述設備進一步包括一旦用於判定鬆手的裝置已經執行了所述判定就終止所述預定時間段的裝置。根據第三方面，終止所述預定時間段能夠確保高的採樣頻率，其用於改進設備的靈敏度。根據第四方面，用於判定動作的裝置被設置為基於預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統進行進一步的扭矩幹預；或者提供鬆手警告信號給車輛駕駛員；或者停用或重新啟動車道保持輔助系統。
根據第四方面，基於預定條件判定合適的動作使得能根據所期望的握持/鬆手檢測的人機互動以若干方式來精確調整上述判定。變化可例如涉及何時提供警告給駕駛員以及何時停用或重新啟動車道保持輔助系統。根據第五方面，用於判定動作的裝置包括狀態器，狀態器設置成用於基於預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統進行進一步的扭矩幹預；或者提供鬆手警告信號給車輛駕駛員；或者停用或重新啟動車道保持輔助系統。根據第五方面，對用於執行動作判定的狀態器的使用使得能夠改進對該判定的精確調整。本文中進一步的實施例的目的是提供在操控具有車道保持輔助系統的車輛過程中用於保護駕駛員注意力在駕駛任務上的改進的方法，其中所述車道保持輔助系統選擇性地為轉向系統施加疊加轉向扭矩，其中轉向系統包括方向盤、小齒輪和扭力杆。上述方法中的每一方面提供與所描述的設備中相關方面相同的有益效果。
以下的實施例將通過僅結合相關附圖舉例的方式來描述更多的細節，其中圖1為此處所描述的設備/方法和狀態器的原理圖。本文中實施例的其他目的和技術特徵將在以下考慮相關圖紙細節描述中顯而易見。但是，需要了解的是，附圖僅是用於示例而不是用來對解說進行限制，由此相關內容將被撰寫成為權利要求。還須進一步了解的是，附圖不是必須按比例繪製的，因此要明確指出的是，附圖僅意在從概念上圖示本文所描述的結構和程序。
具體實施例方式圖1所描述的相關概述圖中，實施例涉及一種在操控具有車道保持輔助系統的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的設備。車道保持輔助系統用於在被致動時給轉向系統選擇性地施加疊加轉向扭矩，目的在於防止非本意的車道變換。車道保持輔助系統的致動可通過車輛駕駛員使用譬如簡單的開/關開關來執行。除了此處未提及的其他部件，車輛轉向系統包括方向盤、小齒輪(pinion)和扭力杆。設備I包括裝置102，IN1，用於在車道保持輔助系統正在施加疊加轉向扭矩時測量小齒輪角度和扭力杆扭矩。這些測量裝置102，INl可包括傳感器IN1，用於提供有關當前小齒輪角度和當前扭力杆扭矩的信息，測量裝置102，INl可進一步包括處理裝置102，用於將所獲得的傳感器數據處理成適用於進一步處理的格式。設備I進一步包括裝置103，用於由所測量的小齒輪角度和扭力杆扭矩估算駕駛員所施加的扭矩。這些估算裝置103可被設置成通過使用上述處理過的傳感器數據來執行所述估算。設備I進一步包括裝置104，用於基於所測量的扭力杆扭矩和所估算的駕駛員所施加扭矩之間的關係來計算鬆手度量(hands-off metric),以及裝置105,用於基於所計算的鬆手度量和預定閾值的比較來判定鬆手。在一個實施例中，用於計算鬆手度量的裝置104被進一步設置為在預定時間段後重新計算鬆手度量，使得在相同的扭矩介入期間鬆手度量能被多次判定。通過能夠選取不同的預定時間段，調整適宜的採樣間隔都是可能的，無論駕駛員是否手握方向盤。在又一實施例中，所述設備還進一步包括一旦用於判定鬆手的裝置105已執行所述判定就終止預定時間段的裝置。由此，預定時間段可被縮短以實現高採樣頻率，其改進所述設備的靈敏度。設備I還進一步包括裝置106，IN2，用於評估由車道保持輔助系統提供的扭矩幹預之間的握持(hands-on)。這些評估裝置106，IN2被設置為評估駕駛員是否充分地執行了車輛的轉向任務。作為該判定的輸入IN2可被用作表徵駕駛員轉向能力的任何適合數據，因此不會在本文中被進一步描述。所述評估僅在由車道保持輔助系統提供的扭矩幹預之間執行，其通過扭矩幹預判定裝置101來表徵。由於鬆手判定僅在由車道保持輔助系統提供的扭矩幹預中執行，因此可使用靈敏的握持檢測(hands-on detection),由此防止了對車道保持輔助系統的濫用。上述設備還進一步包括基於所判定的鬆手和所評估的握持來判定動作的裝置107。在進一步的實施例中，這些用於判定動作的裝置107還進一步被設置為基於預定條件El，E2，E3判定是否允許由車道保持輔助系統提供進一步扭矩幹預，或者為車輛駕駛員提供鬆手警告，或者停止或再次啟動車道保持輔助系統。在進一步的實施例中，這些用於判定動作的裝置107還進一步包括狀態器S1，S2，S3，它們設置為基於預定條件El，E2，E3來判定是否允許由車道保持輔助系統提供進一步扭矩幹預，或為車輛駕駛員提供鬆手警告，或者停止或再次啟動車道保持輔助系統。預定條件El，E2，E3可被視為用於切換至與動作相關的狀態的進入條件。進入條件El可例如為發現駕駛員通過評估裝置106，IN2充分地執行車輛的轉向任務。如實現了進入條件El則系統切換到狀態SI，在上述情形下其是與再次啟動車道保持輔助系統的動作相關的狀態。進入條件E2可例如是判定裝置105在由車道保持輔助系統提供的預定數量的連續扭矩幹預期間已經判定了鬆手。需要注意的是，上述術語連續扭矩幹預不限於彼此之間緊接著的扭矩幹預。因此，進入條件E2可也通過彼此之間不是緊接著的預定數量的連續扭矩幹預實現，只要握持沒有在後續的扭矩幹預中-之間被檢測到。如果實現了進入條件E2，則上述系統將切換至狀態S2，在上述情形下其是與為車輛駕駛員提供鬆手警告的動作相關的狀態。在沒有駕駛員照管轉向任務的表徵情況下，在提供警告之前，所述預定數量可被設置為例如允許由車道保持輔助系統提供高達三個扭矩幹預。在駕駛員沒有手握方向的情況下所允許的連續扭矩幹預的數量可由計數器記錄，在提供警告前所允許的數量可通過改變與其對應的警告閾值來調整。進入條件E3可例如是在由車道保持輔助系統提供更高預定數量的連續扭矩幹預期間判定裝置105已經判定了鬆手。如果實現了進入條件E3，則所述系統切換至狀態S3，在上述情況下其是與停用車道保持輔助系統的動作相關聯的狀態。在上述情況下的預定數量可被設置為在車道保持輔助系統被停用之前沒有駕駛員照管執行轉向任務的表徵情況下例如允許由車道保持輔助系統提供高達六個扭矩幹預數量。在駕駛員沒有手握方向的情況下所允許的連續扭矩幹預的數量可由計數器記錄，在停用車道保持輔助系統前所允許的數量可通過改變與其對應的停用閾值來調整。
清楚的是，判定裝置107可被設置為根據所期望的人機互動作用的握持/鬆手探測來通過多種方式執行判定。上述設備還進一步包括裝置A1，A2，A3，用於執行由判定裝置107判定的動作。用於執行由判定裝置107判定的動作的裝置Al，A2，A3包括合適的致動器Al，A2，A3，用於提供出口 0UT1，0UT2, 0UT3以執行動作，例如允許由車道保持輔助系統提供進一步的扭矩幹預，給車輛的駕駛員提供鬆手警告，停用車道保持輔助系統或再次啟動車道保持輔助系統。本文進一步的實施例涉及用於在操控具有車道保持輔助系統的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的方法，其中車道保持輔助系統被設置成選擇性地為轉向系統施加疊加轉向扭矩以防止不期望的車道變更。車輛的轉向系統包括方向盤、小齒輪和扭力杆。本文中所提出的方法在100開始，如果車道保持輔助系統正在進行扭矩幹預，則在100之後是判定步驟。上述方法隨後包括如下步驟:當車道保持輔助系統正在施加疊加轉向扭矩時，測量小齒輪角度和扭力杆扭矩102 ;由所測量的小齒輪角度和扭力杆扭矩估算駕駛員施加的扭矩103 ;基於所測量的扭力杆扭矩和所估算的駕駛員所施加扭矩之間的關係計算鬆手度量104 ;基於所計算的鬆手度量和預定閾值的比較判定鬆手105 ;評估由車道保持輔助系統提供的扭矩幹預之間的握持106 ;基於所判定的鬆手和所評估的握持判定動作107 ;最後執行所判定的動作Al，A2，A3。在一個實施例中，所述方法還包括在預定時間段之後重新計算鬆手度量的步驟。在又一實施例中，所述方法還包括一旦已經執行了判定鬆手的步驟105就終止預定時間段的步驟。在又一實施例中，所述判定動作的步驟107包括基於預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統進行進一步的扭矩幹預的步驟；或者提供鬆手警告信號給車輛駕駛員的步驟；或者停用或重新啟動車道保持輔助系統的步驟。在再一實施例中，所述判定動作的步驟107包括使用狀態管理器SI，S2，S3基於預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統提供進一步扭矩幹預；或者給車輛駕駛員提供鬆手警告；或者停用或再次啟動車道保持輔助系統。由於檢測鬆手的任務僅在由車道保持輔助系統正在進行扭矩幹預階段期間執行，因此檢測更加可靠/精確，這是由於在正在進行的扭矩幹預過程中對轉向系統提供了有保證的激發水平。已知任何檢測算法都需要足夠的激發。通過僅與車道保持系統進行扭矩幹預相關地執行鬆手檢測在引起檢測需求的系統之間產生邏輯關係。因此，從駕駛員的角度，更容易理解有關鬆手的信息且該信息可保持最短的時間。此外，與在所有時間內均進行評估的現有系統相比，由於錯誤所導致的討厭的鬆手警告的風險被實際上消除了。此處描述的握持/鬆手檢測的方法使得能夠使用靈敏的檢測，意味著很少或沒有漏檢且沒有錯誤警告的風險。此外，與鬆手檢測相結合，能夠確保使用非常穩健的握持評估，從而使無人照管的轉向基本不可能。根據本申請，還提供一種包括以上所描述的設備的車輛。以上所描述的實施例在以下權利要求範圍內變化。因此，本文實施例的基本技術特徵已經被顯示、描述和指出，其可被了解的是，多種疏漏和替代及改變將以設備說明和細節的方式呈現，以及在具體操作過程中，可被本領域的技術人員製備。譬如，所有通過相同方式實現相同功能並獲得相同結果的部件和/或方法步驟的組合均具有相同的意義。此外，需被公認的是，所描述的所有部件和/方法步驟的組合與沒有公開的方法或具體方式相關的，可被包含在其他沒有被公開或描述或建議作為常規技術選擇。
權利要求
1.一種設備(1)，用於在操控具有車道保持輔助系統的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上，車道保持輔助系統用於選擇性地對轉向系統施加疊加轉向扭矩，其中所述轉向系統包括方向盤、小齒輪和扭力杆，其特徵在於，所述設備包括: 用於在車道保持輔助系統正在施加疊加轉向扭矩時測量小齒輪角度和扭力杆扭矩的測量裝置(102，INl)； 由所測量的小齒輪角度和扭力杆扭矩估算駕駛員所施加扭矩的估算裝置(103);基於所測量的扭力杆扭矩和所估算的駕駛員所施加扭矩之間的關係計算鬆手度量的計算裝置(104)； 用於基於所計算的鬆手度量與預定閾值的比較結果判定鬆手的判定裝置(105); 用於評估由車道保持輔助系統提供的扭矩幹預之間的握持的評估裝置(106，IN2)； 用於基於所判定的鬆手和所評估的握持來判定動作的判定裝置(107); 用於執行所判定的動作的裝置(Al，A2，A3)。
2.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述計算鬆手度量的計算裝置(104)進一步被設置成在預定時間段X之後重新計算鬆手度量。
3.如權利要求2所述的設備，其特徵在於，包括一旦所述判定鬆手的判定裝置(105)已經執行了所述判定就終止預定時間段X的裝置。
4.如權利要求1至3中任一項所述的設備，其特徵在於，所述判定動作的判定裝置(107)被設置為基於預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統進行進一步的扭矩幹預；或者提供鬆手警告信號給車輛駕駛員；或者停用或重新啟動車道保持輔助系統。
5.如權利要求4所述的設備，其特徵在於，所述判定動作的判定裝置(107)包括狀態器(SI，S2，S3)，所述狀態器(S`I，S2，S3)設置為基於預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統提供進一步扭矩幹預；或者給車輛駕駛員提供鬆手警告；或者停用或再次啟動車道保持輔助系統。
6.一種方法，用於在操控具有車道保持輔助系統的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上，車道保持輔助系統用於選擇性地對轉向系統施加疊加轉向扭矩，其中所述轉向系統包括方向盤、小齒輪和扭力杆，其特徵在於，所述方法包括以下步驟: 在車道保持輔助系統正在施加疊加轉向扭矩時測量小齒輪角度和扭力杆扭矩(102)； 由所測量的小齒輪角度和扭力杆扭矩估算駕駛員所施加扭矩(103)； 基於所測量的扭力杆扭矩和所估算的駕駛員所施加扭矩之間的關係計算鬆手度量(104)； 基於所計算的鬆手度量與預定閾值的比較結果判定鬆手(105); 評估由車道保持輔助系統提供的扭矩幹預之間的握持(106)； 基於所判定的鬆手和所評估的握持來判定動作(107); 執行所判定的動作(Al，A2，A3)。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，還包括在預定時間段X之後重新計算鬆手度量的步驟。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，還包括一旦已經執行了判定鬆手的步驟(105)就終止預定時間段X的步驟。
9.如權利要求6-8中任一項所述的方法，其特徵在於，所述判定動作的步驟(107)包括基於預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統進行進一步的扭矩幹預；或者提供鬆手警告信號給車輛駕駛員；或者停用或重新啟動車道保持輔助系統。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述判定動作的步驟(107)包括使用狀態管理器(SI，S2，S3)基於預定條件判定是否:允許由車道保持輔助系統提供進一步扭矩幹預；或者給車輛駕駛員提供鬆手警告；或者停用或再次啟動車道保持輔助系統。
11.一種車輛， 其特徵在於包括權利要求1至5中任一項所述的設備。
全文摘要
本發明涉及在操控具有車道保持輔助系統的汽車時保護駕駛員注意力在轉向任務上的設備(1)和方法。測量裝置(102，IN1)用於在車道保持輔助系統正在施加疊加轉向扭矩時測量小齒輪角度和扭力杆扭矩。由測量結果估算駕駛員所施加扭矩(103)。基於所測量結果和所估算結果之間的關係計算鬆手度量(104)。基於所計算的鬆手度量與預定閾值的比較結果判定鬆手(105)。評估裝置(106，IN2)用於評估由車道保持輔助系統提供的扭矩幹預之間的握持。基於所判定的鬆手和所評估的握持判定動作(A1，A2，A3)。執行所判定的動作。
文檔編號B60W40/08GK103101536SQ201210451100
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月12日 優先權日2011年11月11日
發明者N·拉奇克, C·奧爾森 申請人:沃爾沃汽車公司