用於輔助機動車輛的操縱過程的方法和裝置與流程

2023-04-28 00:40:31 1

本發明涉及一種用於輔助機動車輛的操縱過程的方法和裝置。

根據本發明，特別地提供用於規劃在機動車輛從起始位置移動到位於所述起始位置附近的目標位置（停車位置）期間的路徑或軌跡的功能性，即，用於沿著相對短的距離的軌跡規劃。

背景技術：

隨著停車輔助裝置的不斷發展，提供使車輛能夠以部分或全部自動操作的方式被操縱到停車位置成為可能的系統。各自的停車操縱通過具有不同自動操作水平的所述類型的駕駛員輔助裝置來執行。例如，一些裝置僅能夠執行平行於道路的停車操縱，而其他裝置也可以執行垂直於道路的停車操縱。另外的裝置能夠將車輛從停車位置移出，並且另外的裝置適於停放在車庫中並且從停車位置離開車庫。

通常，所述類型的停車輔助裝置通常基於類似的原理操作。首先，數據捕獲階段使目標位置（遵守某些尺寸）能夠被識別。在周圍環境的探測的所述階段中的數據捕獲通常使周圍環境通過車輛感測或掃描成為必要。在後續的規劃階段中，計算用於到達目標位置的合適的軌跡或路徑。在操縱階段中，計算的路徑隨即被轉換成用於橫向和/或縱向控制的對應的設定點值。這裡，一些系統還能夠監測各自的周圍環境並且，如果適當的話，修改原始規劃的軌跡，以便能夠對沿著軌跡出現的障礙物作出反應。最後，如果已經達到目標位置或已經出現終止情境，則結束該操縱。

這裡，在規劃階段中，僅僅考慮某些預定的問題或規定來執行軌跡的計算（例如用於倒擋停車到平行於道路設置的停車位的軌跡的計算）。這裡，需要更普通或更通用的規劃，可能還考慮附加數據，以便能夠考慮更多數量的停車情境。例如，實際上，可能出現駕駛員希望將車輛操縱到某些目標位置的情境，這些目標位置不由當前使用的停車輔助裝置提供。例如，根據圖6，將車輛操縱到不以常規方式標記的停車位置（位於平行於或垂直於道路的位置）可以是期望的。在另外的情境中，將車輛操縱到既不平行也不垂直而是相對於道路傾斜定向的停車位置可以是期望的。在另外可行的情境中，駕駛員可能希望修改各自停車位中的車輛的結束位置。此外，在船上（參見圖7）、在火車上、在車輛運輸裝置上或在為了維修或修理目的到升降平臺上操縱可以是必要的。

關於現有技術，通過示例的方式參照DE 10 2007 055 391 A1、WO 2011/029693A1、US 2014/0057237 A1、US 2013/0046441 A1和CN 102963355。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用於輔助機動車輛的操縱過程的方法和裝置，其中機動車輛以至少部分自動操作的方式從當前位置操縱到目標位置，其中可靠的操縱過程使更多種類的不同停車情境成為可能。

所述目的通過根據獨立權利要求1的特徵的方法和通過根據同等的專利權利要求9的特徵的裝置來實現。

一種用於輔助機動車輛的操縱過程的方法——其中操縱車以至少部分自動操作的方式從當前位置操縱到目標位置——具有以下步驟：

-確定從當前位置到目標位置的多個可能的軌跡；以及

-基於預定的標準在操縱過程期間將所述軌跡中的一個限定為車輛將要遵循的軌跡，其中在操縱過程的執行期間重複執行所述限定，其中在每種情況下將要遵循的軌跡被更新。

本發明特別地基於這樣的構思，即，使用獨立於預定停車布局的通用軌跡規劃實現機動車輛從起始位置到位於起始位置附近的目標位置的操縱。這裡，在根據本發明的軌跡規劃的情況下，基於所有可能的軌跡、周圍環境的現有邊界條件和各自車輛的部分上的邊界條件或限制，識別路徑是可能的，其中確定或選擇最佳軌跡以便使關於一系列參數的成本或支出函數最小化。這裡，連續地監測最佳軌跡，並且如果當前軌跡和最佳軌跡之間的裕度變得顯著，則選擇新的最佳軌跡。在本發明的實施例中，還可以存儲最佳軌跡以便通過學習算法來解決特定停車問題並且使用用於未來軌跡規劃的初始化的相關信息。

本發明的另外的實施例將從說明書和從屬權利要求中顯現。

附圖說明

本發明基於優選的示例性實施例並且參照附圖在下面更詳細地進行討論。

在附圖中：

圖1-4是示出了在根據本發明的方法的執行期間的不同階段的示意圖;

圖5示出了具有根據本發明的裝置的部件的概略圖；以及

圖6-7是示出了在操縱或停車過程的執行期間出現的不同情境的示意圖。

具體實施方式

參照圖1，利用根據本發明的方法或通過根據本發明的裝置，在一個實施例中，首先是當前車輛位置和取向的確定和目標位置和取向的確定被執行的情況（其中相應的目標數據可以通過由機動車輛捕獲的周圍環境而獲取、可以從外部系統比如現有基礎設施或從另一個機動車輛傳輸到各自車輛、和/或可以通過駕駛員輸入）。

如果目標位置位於太遠，則駕駛員可以最初地被請求駕駛到更接近目標位置，或者機動車輛可以自動地被駕駛到更靠近目標位置。在另外的可選擇的步驟中，可以確定裝置是否具有關於目標位置和關於從當前位置到目標位置的路徑的足夠信息，其中，在其他方面，可以在搜索階段完善周圍環境的捕獲。

在圖1的示例中，在起始位置「A」，對於機動車輛駕駛員而言，具有目標位置「B」的完整概覽是不可能的。因此，短搜索和捕獲階段被規劃。這裡，使車輛傳感器能夠獲取關於周圍環境的最大量的附加信息。這裡，在圖1的情況下，有利的是，機動車輛稍微向前移動。圖2示出了處於搜索階段的結束位置「A'」的機動車輛，其中機動車輛已收集所有需要的信息。位置「A」還形成用於停車操縱的新的起始位置。

在該階段中，對於機動車輛而言，沿著搜索路逕自動地向前移動也是可能的，並且特別是回到初始狀態，以便獲取附加信息。

在後續的步驟中，確定操縱區域。這是機動車輛可以操縱並且可以被認為是所有可能軌跡的和的區域。考慮以下外部參數來執行操縱區域的確定：

-執行操縱過程的機動車輛的起始位置、結束位置和/或取向；

-在機動車輛的周圍環境中物理障礙物（例如，牆壁、其他車輛等）和/或虛擬障礙物（例如道路標記、具有通道限制的區域等）的存在；

-不能被機動車輛的傳感器捕獲的機動車輛的周圍環境中的區域（例如，由物理障礙物隱藏的區域）的存在；

-機動車輛的轉向能力；

-機動車輛的尺寸；以及

-圍繞機動車輛的預定邊界區域（例如40cm），其中不管經過的軌跡如何，障礙物都不應該存在（不考慮可能在所述區域中出現的移動對象）。

在另外的實施例中，還可以考慮額外的邊界條件，比如最大速度或加速度、車輛限制（轉彎半徑、發動機類型、制動系統）或機動車輛中駕駛員的存在或不存在。

圖3以示意圖示出了示例性操縱區域及其外部邊界。其中包含一組可能軌跡的操縱區域的外部邊界也可以被認為是必須通過根據本發明的裝置解決的特定停車問題的規定。

在後續的步驟中，從操縱區域確定最佳軌跡。這裡，可以考慮以下參數為每個軌跡限定成本或支出函數：

-根據軌跡用於操縱過程所需的行駛時間；

-根據軌跡用於操縱過程所需的行駛距離；

-根據軌跡執行操縱過程所需的能量消耗；

-機動車輛與位於周圍環境中的對象的最小間距，該最小間距在根據軌跡執行操縱過程的期間產生；以及

-根據軌跡用於操縱過程所需的方向變化的數量。

導致成本或支出函數最小化的軌跡被選擇為最佳軌跡。

在下一個步驟中，最佳軌跡通過根據本發明的裝置來選擇並且被轉換為相應的橫向控制（例如方向盤轉角）和縱向控制（例如用於車輛速度的設定點值）。

在下一個步驟中，當前軌跡通過裝置來監測。這裡，關於新的車輛位置和由車輛傳感器檢測到的任何新數據連續地計算來自操縱區域的最佳軌跡。如果當前軌跡與新的最佳軌跡之間的距離超過閾值，則根據本發明的裝置可以決定繼續用所述新的軌跡操縱。

圖4以示意圖示出了執行停車過程的操縱車遵循當前最佳軌跡（通過實線示出）的情況。然而，這裡根據本發明的裝置檢測當前軌跡與新的最佳軌跡之間的距離超過預定閾值。因此，當前軌跡通過該裝置來修改。

在操縱期間，該裝置還監測穿過操縱區域的外部邊界或進入操縱區域的對象。如果發生這種情況，則機動車輛可以被該裝置制動或停止。這裡，例如以下情況是可能的：

-對象離開操縱區域的外部邊界，並且裝置繼續正常操縱。

-對象保持在操縱區域的外部邊界內（例如超過預定的持續時間），在這種情況下，可以重新計算和相應地修改軌跡。

-對象保持在操縱區域的外部邊界內並且防止裝置正確地完成停車操縱。在這種情況下，根據本發明的方法終止。

此外，該裝置被設計為在其能夠存儲過去行進的軌跡並且關於操縱區域的外部邊界將這些納入考慮方面是「自適應的」。外部邊界可以被認為是包含特定停車問題的所有特徵的數據集。這裡，裝置可以與當前的停車問題進行比較，以便使用對過去類似問題的解決方案來實現問題的解決方案。這有利於改進操縱區域的初始化，改進最佳軌跡的確定，並且如果將來出現類似情況，則更快地計算最佳軌跡。

此外，該裝置優選地能夠與駕駛員通信或交換數據。例如，駕駛員能夠激活和控制該裝置。此外，該裝置可以通知駕駛員關於操縱的狀態和關於任何特殊發生事件。

圖5示出了具有根據本發明的裝置的部件的概略圖。

根據本發明的裝置具有數據捕獲單元1，該數據捕獲單元1用於檢測機動車輛的當前位置和取向以及機動車輛的目標位置和取向。周圍環境捕獲模塊2用於捕獲機動車輛的周圍環境。這可以例如使用捕獲傳感器（超聲波、雷達、攝像機、雷射等）來執行，其中使用對應的信號處理算法，並且可以得到用於停車操縱的相關的所有數據。

「3」表示允許在駕駛員和裝置之間進行通信或數據交換的人機界面（HMI）。

模塊「4」用於判定裝置是否具有足夠的信息來開始停車操縱的規劃。如果不是這種情況，則模塊4可以規劃一定捕獲或周圍環境檢測軌跡，以便使該裝置能夠收集關於周圍環境且特別是可以由車輛傳感器檢測到的所有障礙物的足夠信息。

「5」表示用於計算操縱區域的模塊。模塊5計算在機動車輛的當前位置和取向和機動車輛的目標位置和取向之間的不同的可能的車輛軌跡。這裡，可選地，可以使用將在下面描述的存儲器模塊7的數據是可能的。

模塊「6」用於確定最佳軌跡。模塊6使用來自模塊5和也可選地來自存儲器模塊7的數據。模塊6連續地計算最佳路徑或最佳軌跡。

上面已經提到的存儲器模塊「7」存儲過去遇到的所有停車情況以及所經過的各自的最佳軌跡。

規劃模塊「8」用於規劃操縱過程。規劃模塊8將最佳軌跡轉換成用於橫向和縱向車輛控制的設定點值。規劃模塊8也監測機動車輛是否仍然位於最佳軌跡上，其中如果不是這樣，則可以開始軌跡的變化。「9」表示用於車輛的橫向和縱向控制的裝置。「10」表示中央控制和協調單元。