CN103025560A - 用于识别在机动车的方向盘上缺少驾驶员活动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别在机动车的方向盘上缺少驾驶员活动的方法，其中，反复测量在方向盘上施加的驾驶员的手动力矩，并且对于在多个依次相继的测量中手动力矩值的数值不超过阈值的情况，推断出缺少驾驶员的活动。按照本发明，阈值的数值取决于表面状况，特别是取决于所行驶路面的不平坦程度。所述路面的不平坦度可以由在车辆的车轮悬挂中测得的垂直加速度或者由车辆的至少一个车轮的减速信号和/或加速信号推导得出。此外，在在持续低于阈值的情况下推断出缺少驾驶员活动之前，在一时间段内进行手动力矩的多个依次相继的测量，所述时间段的大小可以取决于车辆的行驶速度。

Description

用于识别在机动车的方向盘上缺少驾驶员活动的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别在机动车的方向盘上缺少驾驶员活动的方法，其中，反复测量在方向盘上施加的驾驶员的手动力矩，并且对于在多个依次相继测量中手动力矩值的数值不超过阈值的情况，推断出缺少驾驶员的活动。对于现有技术，特别是请参阅DE 102008021150A1，此外，在以下描述中请参阅DE 3421253C2和DE 102005014237A1。

背景技术

在最先提到的文献中详细地描述了以下问题——本发明也是以以下问题为基础的，即能够用电子控制单元识别配备了驾驶员辅助***、特别是配备了能够至少些许地自动操纵汽车的驾驶员辅助***的汽车的驾驶员是否足够专心以及特别是是否随时能够自己接手操纵汽车。在汽车移动时，测量由驾驶员施加到方向盘上的手动力矩，当然，该手动力矩只有当驾驶员至少触碰方向盘时才能具有不等于0的数值。只要该手动力矩的数值至少大于0，那么就可能是由于驾驶员的充分活动。

在所述文献中也描述了，当只在较短的时间段没有识别到具有数值大于0的手动力矩时，人们不希望马上得出缺少驾驶员活动的结论，因此在DE 102008021150A1中描述了一种特殊的方法，怎样能够超过某一时间间隔可以有利地实现关于在该时间间隔中接连多次测得的手动力矩的分析。当然，基本上能够导致类似结果的其他方法也是可能的，并且顺便与本发明一起描述这些方法中的一种。

发明内容

而后者，即与DE 102008021150A1中所示不同的运算过程或者控制过程，不是本发明的主要内容。更确切地说，本发明的任务是，如下进一步构成根据权利要求1的前序部分的用于识别在移动的汽车的方向盘上缺少驾驶员活动的方法，使得进一步提高所述方法的准确性。随准确性的提高，不仅应该使由于不必要识别的、只是臆想的缺少驾驶员活动的错误警报被较少地触发，而且应该也在实际上不存在足够的驾驶员活动的情况下可靠且及时地识别出这样的缺少驾驶员活动。

这个任务的解决方案对于根据权利要求1的前序部分的方法来说，其特征在于，在由手动力矩值的当前值多次接连低于阈值的一数值时推断出缺少驾驶员活动，所述阈值的数值取决于所行驶路面的表面状况，特别是取决于所行驶路面的不平坦程度。从属权利要求的内容是有利的改进形式。

按照本发明，将所述手动力矩值与阈值相比较，该手动力矩值可以例如或者优选指的是测得的手动力矩的数值，所述阈值不是恒定的，而是取决于一个重要的边界条件，该边界条件对于只由手动力矩的值推断出足够的或者缺少的驾驶员活动有着不可忽视的重要意义。按照本发明，应该考虑到路面的表面状况或者表面质量，其中，在考虑到路面质量或者路面状况时，重要的影响因素是路面的平坦或者不平坦。也就是说，已经认识到对于趋向于更不平坦的路面，例如具有多个横向沟槽和/或纵向沟槽或者小坑洼的路面，为了确定足够的驾驶员活动，应该比当车辆在例如由光滑的柏油形成的一条绝对平坦的路面上移动时要求数值上更大的手动力矩。因此在路面的表面状况良好时可以比在路面状况恶劣时对手动力矩值设置明显的较低的阈值，其中，良好的表面状况的特征也在于少量的特别是只具有较小尺寸的不平整的地方，而恶劣的公路状况的特征可以为例如大量较小或者较大的坑洼。但是也要明确指出，所述概念“路面的表面状况”并非限于“不平坦”或“平坦”的特性。更确切地说，也可以根据路面和车辆的车轮或轮胎之间的摩擦系数设置不同阈值。众所周知，可以以充分的精度估算所述摩擦系数。

原则上存在识别路面的表面状况的各种可能性。一种可能性是自动的光学分析，例如通过分析路面的拍摄图像，或者通过例如用激光射线或者超声波扫描；后者在本文中也应该属于光学分析的概念。但是原则上也已知其它方法，对此可以参考开头所述的第二个和第三个文献。这样，例如所谓的路面不平坦度可以由在车辆的车轮悬挂（例如在减震器中）测得的垂直加速度推导得出。替代地或者附加地，也可以由车辆的至少一个车轮的减速信号和/或加速信号推导得出所述路面的不平坦度，所述减速信号和/或加速信号可以由车轮转数得到。原则上可以在这种分析的框架内将相应的传感器信号特别是进行低通滤波，和/或可以分析信号杂音。不管采用哪种用于识别路面状况的方法，可以接着将识别出的路面状况分级，然后可以选出对应于这种分级的手动力矩值的阈值，接着将接连求得的手动力矩值的数值与该阈值比较。

优选地，在汽车移动时，将接连求得的手动力矩值的数值与当前阈值的这种比较进行地超过某一时间段，使得只有当手动力矩值的多个接连的测量值低于重要的阈值时，才能推断出缺少驾驶员活动。相反的，如果求得的手动力矩值的数值超过了相应的最小值，则优选推断出足够的驾驶员活动，并且因此开始手动力矩的新的一系列的接连测量，其中，对于识别缺少的活动不考虑之前（在超过最小值的测量值之前）的测量。随着由手动力矩值的当前值超过所述最小值，则开始或者进行一个新的所述时间段，其中要明确指出，所述时间段不必是固定预定的持续时间，而也可以例如通过手动力矩的一定数量的接连测量确定。至于所述最小值，该最小值可以等于所述阈值，替代地，该最小值可以与所述阈值不同。也可以规定，只有当手动力矩值在某段持续时间期间连续超过其对应的最小值时，才推断出足够的驾驶员活动并因此开始手动力矩的新的一系列的接连测量。所述某段持续时间可以是恒定的或者变化的；在后一种提到的情况下，所述持续时间可以取决于所行驶路面的表面状况。此外，所述最小值也可以具有这种与表面状况、特别是与所行驶路面的不平坦程度的相关性，其中必须超过所述最小值以推断出足够的驾驶员活动。

根据一种有利的改进形式，所述时间段的大小和/或所述持续时间的大小可以取决于汽车的行驶速度，其中，在持续低于阈值的情况下推断出缺少驾驶员活动之前，在所述时间段内进行手动力矩的多次接连的测量，而在所述持续时间中，手动力矩值的接连的测量值必须超过最小值，以便开始手动力矩的新的一系列的接连测量。通常，在第一次和第二次测量手动力矩之间经过的时间是恒定的，并且取决于设置在电子控制单元中的CPU或类似设备的周期，在所述电子控制单元中执行按照本发明的方法。在一个较长的时间段中——在该时间段中每个测得的手动力矩值必须低于所述阈值，以便推断出缺少驾驶员活动——比在一个较短的时间段中观察更大量的手动力矩的测量值。因此在较长的时间段中存在较大的概率，驾驶员在该时间段中主动操作方向盘，并且因此确定一个超过所述最小值的手动力矩值。由于在车辆行驶速度较低时驾驶员短时间的不活动包含的潜在危险合乎逻辑地比在车辆行驶速度较高时小，因此所述时间段在车辆行驶速度较低时可以比在行驶速度较高时更长，其中在所述时间段中将接连求得的手动力矩值的数值与阈值相比较，并且当在所述时间段内，手动力矩值的所有值都低于所述阈值时推断出缺少驾驶员活动。例如在行驶速度为10km/h时，所述时间段可以为5秒的数量级，而在行驶速度为40km/h时，只为2秒。在这些示例值之间可以实现例如线性的内插法。还要明确指出，取代预定的时间段，当然也可以预定在推断出缺少驾驶员活动之前必须检查多少接连的手动力矩的测量值或由其推导出的手动力矩值的数值是低于所述阈值的。这种预定数量的测量值也可以是变化的并且尤其是取决于汽车的行驶速度，并且在本文中应该属于变化的或取决于车辆行驶速度的时间段的概念。

正如已经提到的，可以使用实际测得的手动力矩的数值作为所述手动力矩值，但是也可以替代地使用手动力矩的梯度，即手动力矩在时间上导数，或使用手动力矩变化速度，如已经在开头最先提到的文献中提及的。除了手动力矩的数值作为第一手动力矩值之外，考虑将手动力矩的梯度作为其他的第二手动力矩值，在这种情况下可以达到进一步提高按照本发明的方法的精度。在多次依次相继的测量中，不仅第一手动力矩值的数值不超过取决于路面状况的第一阈值，而且第二手动力矩值也不超过为其规定的第二阈值，只对于上述情况推断出缺少驾驶员活动。第二手动力矩值的阈值可以是恒定的或者同样取决于路面状况或所行驶路面的表面状况。在检查两个（或者多个）不同的手动力矩值在预定的、优选变化的时间段中是否低于各自对应的阈值时，优选当这些手动力矩值中即使只有一个超过相应的阈值时已经开始手动力矩的新的一系列的接连的测量（并因此开始一个新的时间段），使得对于识别缺少驾驶员活动不考虑之前的测量。此处要再次明确指出，并非强制要求使用固定预定或者变化的时间段来关于其阈值检查接连的手动力矩值的数值；更确切地说，也可以规定手动力矩的接连的测量值的数量，其中，所述规定的数量也可以取决于车辆的行驶速度。

附图说明

在下文中参照附图1至3简短并强烈简化地描述本发明的实施例。

具体实施方式

在图1中非常概括地示出两个可操纵的前轮1a和1b及其两个后轮2a和2b。给每个车轮1a、1b、2a、2b分配一个转数传感器3，其信号输送给电子控制单元ESP，在该控制单元中另外构造一个本领域技术人员已知的电子的车辆稳定程序。所述可操纵的前轮1a、1b能够通过本领域技术人员同样已知的齿杆转向***4操纵，其抽象地示出的齿杆4a按照箭头方向5能够横向地转移，以在前轮1a或1b设定期望的轮距角。车辆的驾驶员用其方向盘4b引起齿杆4a的这种横向转移，该方向盘通过转向轴4c和转向传动机构4d相应地作用到齿杆4a上，在转向传动机构中也可以集成例如电动的转向助力装置。在转向轴4c或者转向***4的另一个合适的元件中集成转矩传感器6，用该转矩传感器可以测量驾驶员用来保持或者扭转方向盘4b的力矩或转矩。所述力矩还被称为手动力矩。

如在图2中示出的，连续测量驾驶员在方向盘4b上的手动力矩的数值，也就是说，驾驶员用来保持或者至少些许扭转方向盘的那个转矩的数值。将该测量值去除偏差，由此得出以下使用的第一手动力矩值M_H，并且由该手动力矩值M_H通过根据时间求导确定所谓的手动力矩梯度。通过低通滤波从最后提到的信号中去除高频部分，由此得出以下使用的第二手动力矩值G_H。

与之并行的，按照图2，由连续借助转数传感器3测得的车辆车轮的转数通过低通滤波和其它运算步骤确定路面的粗糙度并由此确定代表路面的表面状况的表面特性因数（存在于控制单元ESP中），其对于当前的前方路段的性质是有代表性的。将其传给另一个电子控制单元ECU，在该控制单元中实施按照本发明的方法。根据当前的表面特性因数，在控制单元ECU中确定一个在附图说明之前原则上阐述的用于手动力矩或第一手动力矩值M_H的阈值M_SW以及用于手动力矩梯度或第二手动力矩值G_H的（类似于原则上已经阐述的）另一阈值G_SW。这些阈值M_SW和G_SW在电子控制单元ECU中根据表面特性因数以表格形式存储。

同样与之并行的，查问车辆的行驶速度v是否高于最小值v_min，因为只有高于一个例如为1.0km/h的较小的速度才必须检查驾驶员是否保持或操纵方向盘4b。如果是的话，控制单元ECU以如图3所示并且随后阐明的那样运行。

从时间点t=0出发，在左侧所示的循环中首先检查第一手动力矩值M_H是否小于相应的阈值M_SW，而与此同时，在右侧所示的循环中检查第二手动力矩值G_H是否小于相应的阈值G_SW。所述检查可以类似一个抓拍或者持续几分之一秒的非常短的时间。如果这两个并行进行的查询得到了否定的回答，也就是说要么存在大于相应阈值M_SW的手动力矩M_H，要么存在大于相应阈值G_SW的手动力矩梯度G_H，这样，相应的计时器t_n（用于左侧的循环）或t_i（用于右侧的循环）保持在t=0的值。

但是如果这些平行进行的查询中的至少一个得到了肯定的回答，则相应的计时器t_n或t_i提高一个增量，然后检查是否相应的计时器已经达到了最大值t_max。如果不是上述情况，则重新查询第一或第二手动力矩值M_H或G_H是否小于各自的阈值M_SW或G_SW。

但是如果通过提高两个计时器t_n或t_i之一，为计时器规定的最大值t_max已被超过或被超过，则确定：相应的手动力矩值（M_H或G_H）太小。接着检查是否另一个手动力矩值（也就是说G_H或M_H）同样太小。如果是的话，则给出如下警告：有理由怀疑驾驶员没有足够牢固地将方向盘4b握在手中。但是如果最后提到的查询可以得到否定的回答，则如所描述地继续正在运行中的监控。

当然，目前根据附图所描述的方法的多种变型也是可能的，其中，在附图描述之前已经给出了多种可能性，以哪种方式可以构造这些变型。该方法的详细过程当前也不是权利要求之一的内容，如已经详细描述的，要求保护的是：用于所述手动力矩值（M_H或G_H）的所述阈值（M_SW或者G_SW）中的至少一个取决于表面状况、特别是取决于路面的不平坦程度或路面的粗糙度。

Claims (8)

1.一种用于识别在汽车的方向盘（4b）上缺少驾驶员活动的方法，其中，反复测量施加在方向盘（4b）上的驾驶员的手动力矩，并且对于在多个依次相继的测量中手动力矩值（M_H、G_H）的数值不超过阈值（M_SW、G_SW）的情况，推断出缺少驾驶员的活动，其特征在于，阈值（M_SW、G_SW）的数值取决于所行驶路面的表面状况，特别是取决于所行驶路面的不平坦程度。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路面的不平坦程度由在车辆的车轮悬挂中测得的垂直加速度推导得出。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路面的不平坦程度由车辆的至少一个车轮的减速信号和/或加速信号推导得出。

4.按照前述权利要求之一所述的方法，其中使用测得的手动力矩的数值作为第一手动力矩值（M_H），其特征在于，将手动力矩的梯度看作其他的手动力矩值（G_H），其中，只对于在多个依次相继的测量中不仅第一手动力矩值（M_H）的数值不超过取决于路面状况的第一阈值（M_SW）而且所述其他的手动力矩值或第二手动力矩值（G_H）不超过为其设置的第二阈值（G_SW）的情况，推断出缺少驾驶员的活动。

5.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，下述时间段的大小取决于车辆的行驶速度，其中在该时间段中进行手动力矩的多个依次相继的测量，在持续低于阈值的情况下推断出缺少驾驶员活动。

6.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，对于所考虑的可选地不同的手动力矩值中的至少一个超过相应的最小值的情况，开始手动力矩的新的一系列的多个依次相继的测量，从而之前的测量不被考虑用于识别缺少的驾驶员活动。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，只有当手动力矩值中的一个在某一持续时间期间连续超过该手动力矩值对应的最小值时，才开始手动力矩的新的一系列的多个依次相继的测量。

8.按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述最小值和/或所述某一持续时间的大小取决于所行驶路面的表面状况，特别是取决于所行驶路面的不平坦程度。

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