CN105480295A - 具有道路拱形和侧风补偿的车道偏离转向校正 - Google Patents

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Abstract

公开了一种具有道路拱形和侧风补偿的车道离开转向校正。配置为辅助操作者(14)来转向车辆(10)的转向辅助***(12)包括扭矩传感器(24)、位置设备(40)以及控制器(48)。该扭矩传感器(24)被配置为输出指示由该车辆(10)所经历的横向力(20)的扭矩信号(26)。该位置设备(40)被配置为确定该车辆(10)相对于道路(16)的横向位置(42)。该控制器(48)被配置为确定转向校正(46)以朝向车道(18)的中心转向该车辆(10)。该转向校正(46)基于该扭矩信号(26)和该横向位置(42)。

Description

具有道路拱形和侧风补偿的车道偏离转向校正
技术领域
本公开总地涉及车辆转向辅助，更具体地涉及提供转向校正以基于为了补偿道路拱形和侧风的转向扭矩信号来朝向车道的中心转向车辆。
背景技术
使车辆配备有道路偏离防止(LDP)***是已知的，其中，当如此配备的主车辆接近和/或即将离开车道边界时，应用自动校正转向。需要多大或多小的转向校正来使主车辆返回车道内取决于许多因素，包括车辆横向偏离得有多快和车辆与车道边界有多近。
在很多道路上存在道路拱形或道路表面凸形(crowning)(或类似超高或道路倾斜)以将表面水排出车道。拱形角可依赖于所占用的车道并且随着所行使道路的不同部分而变化，所以它是可变的并且可影响车辆对自动化转向校正的反应。侧风也在车辆上施加横向力，可影响车辆对自动化驾驶校正的反应提出了使用偏航和横向加速信号对道路拱形和侧风补偿转向校正，但当使用这些传感器时，差的信噪比和滞后的传感器响应时间限制了性能改进。需要一种改进的方式来对道路拱形和侧风中的变化补偿LDP***转向校正。
发明内容
本文描述的是用于提供转向校正来辅助车辆的操作者转向车辆以保持车辆在车道的中心的***和方法。存在于转向机制中的测量的扭矩被用于对于车辆所经历的横向力(例如由于道路拱形和/或侧风)补偿转向校正。
根据一个实施例，提供了配置为辅助操作者转向车辆的转向辅助***。***包括扭矩传感器、位置设备以及控制器。扭矩传感器被配置为输出指示由车辆所经历的横向力的扭矩信号。位置设备被配置为确定车辆相对于道路的横向位置。控制器被配置为确定转向校正以朝向车道的中心转向车辆。转向校正是基于扭矩信号和横向位置。
在***的另一个实施例中，当转向校正被导向与横向力相反时，转向校正的基线-校正-大小增大，而当转向校正被导向与横向力合作时，转向校正的基线-校正-大小减小。
在又一实施例中，提供了辅助操作者转向车辆的方法。该方法包括从扭矩传感器接收扭矩信号的步骤。该扭矩信号指示由车辆所经历的横向力。该方法还包括确定车辆相对于车道的横向位置的步骤。该方法还包括确定转向校正以朝向车道的中心转向车辆的步骤。转向校正基于扭矩信号和横向位置。
在方法的另一个实施例中，确定转向校正包括当转向校正被导向与横向力相反时，增大基线-校正-大小，而当转向校正被导向与横向力合作时，减小基线-校正-大小。
在阅读优选实施例的下列详细描述后，进一步的特征和优势将更清楚地呈现出，这些优选实施例仅作为非限定性的示例且结合附图而给出。
附图说明
现在将参考附图借助示例来描述本发明，在附图中：
图1是根据一个实施例的配备有LDP***并且行使在道路上的车辆的示图。
图2是根据一个实施例的图1的LDP***的示意图；
图3是根据一个实施例的存在于图1的***中的信号的曲线图；以及
图4是根据一个实施例的由图1的***所执行的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了配备有转向辅助***(下文称为***12)的车辆10的非限制性示例。通常，***12被配置为辅助操作者14来沿着道路16驾驶车辆10。如将在下文被更详细地说明，***12被特别地配置为辅助操作者14将车辆10保持在特定车道的中心，例如左车道18L或右车道18R。
道路通常是拱起的，使得水排出道路。车道的角度或拱形与重力合作，通常引起车辆10经历横向力20。在此示例中，车辆10行使在左车道18L，而左车道18L的拱形使得横向力20导向左边。如果车辆10行使在右车道18R，那么由右车道18R的拱形引起的横向力将导向右边。
车辆10可能遭受侧风22，也能引起车辆经历横向力。在此示例中，由左车道18L的拱形和侧风22引起的力可结合来增加横向力20的大小。相比之下，如果车辆10行使在右车道18R，那么由于重力的横向力将对着由于侧风22的横向力，所以车辆10所经历的横向力的大小可被降低，或者该反向力可能会彼此抵消。
图2示出理解为安装在车辆10中的***12的非限制性示例。***12包括扭矩传感器，其被配置为输出指示由车辆10所经历的横向力20的扭矩信号26。在***12的一个实施例中，方向盘28被机械地耦合到转向轮30，例如通过驾驶轴，如将被本领域技术人员认识到。对于机械耦合的配置，扭矩传感器24可被配置为确定与横向力20相反的由车辆10的操作者14对车辆10的方向盘28所施加的转向扭矩32。即，由车辆10经历的横向力20引起操作者14对方向盘28作用或施加转向扭矩32，使得车辆10沿着或朝向由车辆10占用的车道的中心行使。如果扭矩信号26被滤波和/或在时间上被积分，扭矩信号26可被用作横向力20的方向和大小的指示。在此示例中，操作者14可被表征为***12的一部分，有时被称为“驾驶员在回路”***。即使车辆10配备有液压型助力转向，操作者14将仍需施加相对恒定的转向扭矩来保持车辆在车道的中心，而此转向扭矩的测量可被用作横向负荷的指示器。
一些机械转向***(即在方向盘28与转向轮30之间具有机械耦合的转向***)被配备有如图2所示的电动助力转向(EPS)单元，且在下文中被称为转向致动器34。转向致动器34可被配置为平均而言使必由操作者14提供以保持车辆10行使在车道的中心的转向扭矩32无意义或归零。对于此情况，转向箱36可被配备有与扭矩传感器24相似的扭矩传感器，并且被配置为输出指示横向力20的扭矩信号26A。替代地，转向致动器34可被配置为基于转向致动器34内的扭矩传感器，或基于对转向致动器34内的电转向致动器(未示出)所施加的电流量，输出扭矩信号26B。任一方式，***12能够确定横向力20的指示。
在***12的另一个实施例中，在方向盘28与转向轮30之间可不存在机械连接。这样的***有时被称为“线控转向”***，可以是自动化转向***的一部分。由于在方向盘28与转向轮30之间不存在机械连接，可能无法使用扭矩传感器24来确定横向力20的指示。在此情况下，横向力可由扭矩传感器来确定，该扭矩传感器被配置为确定与横向力20相反的由车辆10的转向致动器34对车辆的转向箱36施加的转向扭矩32A。
为了让***12确定车辆行使在道路中的哪里，***12包括位置设备40，该位置设备被配置为确定车辆相对于车道(例如左车道18L或右车道18R)的横向位置42(图1)。如本文所使用的，关于横向位置的信息也可包括与车辆10从车道的中心偏离的速率(也已知为横向速率)有关的信息。在一个实施例中，位置设备40可以是成像设备(即相机)，被配置为沿着道路检测适于确定车辆的横向位置42的物体(未示出)的位置。该适合的物体可包括车道标记(即油漆带)、路缘、护栏或车辆10周围的地面外观对应于道路16的边缘的实质变化。替代地，道路16可被配备有设备，该设备不能被容易地看见，但是可通过自动化转向领域中已知的设备来检测。作为另一个非限制性替代，定位设备可包括配置为确定车辆10的横向位置42的全球定位***(GPS)设备和/或电子水平***(提供关于当前位置的前方道路的信息)。构想到，自动化驾驶***将使用但不限于以上所述的替代方案的结合来确定车辆10的横向位置42。
作为示例而非限制，位置设备40可被配置为输出位置信号44，该位置信号指示车辆10相对于车辆行使的车道的中心所在的距离和方向，即车辆10与左车道18L的中心有多远的偏离。位置信号44也可包括关于车辆10朝向或远离车道的中心横向移动的横向速率的信息。构想了指示横向位置42的其他方式，而这里表示了向着车道的中心的距离和方向仅为了简化本文所述的***12的说明。
***12可包括控制器48，其被配置为接收扭矩信号26(或26A或26B)和位置信号44，并且确定转向校正46以朝向车道18(例如左车道18L或右车道18R)的中心转向车辆。转向校正46可导致为了朝向车道18的中心转向车辆10所需的转向扭矩32的减小，或可瞬间控制转向车辆10直到车辆10邻近车道18的中心。控制器48可包括处理器(未示出)，诸如微处理器或其它控制电路，该其它控制电路诸如包括用于处理数据的专用集成电路(ASIC)的模拟和/或数字控制电路，如对本领域技术人员而言应当是显而易见的。控制器48可包括用于存储一个或多个例程、阈值和捕获的数据的存储器，包括非易失性存储器，诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。一个或多个例程可被处理器执行以执行本文所述的辅助操作者14转向车辆10的步骤。
具有汽车驾驶经验的技术人员将认识到当在图1所示的情况下操作典型的车辆(一辆未配备有本文所述的***12的车辆)时，当存在如图所示的横向力20时，与从左车道18L的右边朝向左车道18L的中心转向车辆相比，从左车道18L的左边朝向左车道18L的中心转向车辆通常需要操作者14作出更多的转向力。即，当转向相反于横向力20时需要较多的力，而当转向与横向力20合作(即与横向力20相同的方向)时需要较少的力。申请人认识到，控制器48产生或输出基于扭矩信号26(或26A或26B)与横向位置(即位置信号44)两者的转向校正将是有利的。
图3示出转向校正46(图2)的曲线图50的非限制性示例，该转向校正是对于具有和没有拱形/侧风补偿的***配置，由处于变化的横向位置的控制器48所输出的或***12所提供的。当道路是水平的(即没有拱形)并且不存在侧风时，基线校正52与由***12所输出的转向校正46可比拟。假设横向力20为恒定值，补偿校正54是各个横向位置处转向校正46的示例。即，基线-校正-大小是由车道偏离校正***所施加的转向校正，因为该***没有扭矩传感器等，所以它不了解横向力20。
因此，当转向校正被导向与横向力20合作时，转向校正的基线-校正-大小46A是减小的，而当转向校正被导向与横向力相反时，基线-校正-大小46B是增大的。
***12也可限定死区56，其中，如果车辆邻近车道18的中心，没有转向校正被***12执行。基线死区的宽度(基线校正52与x轴相交之间的x轴的部分)可根据但不限于车辆速度或车道18的宽度而变化。如果检测到横向力20，那么经补偿的校正54沿着x轴移动死区56，如图所示。如此，转向校正46基于扭矩信号26和横向位置42限定或包括死区56。
图4示出辅助操作者转向车辆10的方法400的非限制性示例。具体地，与***12合作使用方法400来改变对车辆10的操作者14提供的转向努力辅助的量以帮助使车辆10保持在或朝向车道18的中心。辅助的量可不同于仅增加动力辅助等级，而独立于操作者的动作，提供足够的努力来实际地转向车辆。
步骤410，“接收扭矩信号”，可包括从扭矩传感器24或转向致动器34或转向箱36分别地接收扭矩信号26或26A或26B。通常，扭矩信号26、26A、26B指示由车辆10经历的横向力20。
步骤420，“确定横向位置”，可包括确定横向位置42，其可包括车辆相对于车道的横向速率。诸如相机的成像设备(未示出)可被用于确定车辆10相对于道路标记(诸如画在道路16上的线或诸如护栏的毗邻道路16的其他物体)的位置。替代地，GPS可被用于确定横向位置42。
步骤430-460合作来确定转向校正以朝向车道的中心转向车辆，其中，转向校正是基于来自步骤410和420的扭矩信号和横向位置。
步骤430，“确定基线-校正-大小”，可包括使用横向位置42来确定对于图1所示的情况下辅助操作者和/或自主地朝向左车道18L的中心转向车辆10所必要的基线校正大小。可用于确定基线校正大小的其他信号包括但不限于转向信号、加速踏板和刹车踏板操作、道路标记的有效性、地图数据库匹配以及电子水平信息。不同于横向位置的附加信息可被用于预期可进一步引出横向力信息的即将来临的曲线、倾斜、出口斜坡等所需的转向校正。
步骤440，“转向校正与横向力相反？”，可包括将横向力20的方向与横向位置42相比较。如果转向校正46的方向与横向力20相对或相反(是)，那么方法400前进到步骤450。否则(否)，方法400前进到步骤460。
步骤450，“增大基线-校正-大小”，可包括当转向校正被导向与横向力相反时，增大基线-校正-大小。
步骤460，“减小基线-校正-大小”，可包括当转向校正被导向与横向力合作时，减小基线-校正-大小。
因此，提供了转向辅助***(***12)、用于***12的控制器48以及方法400来辅助操作者转向车辆。通过扭矩传感器24(等)确定横向力20的指示，拱形和侧风在转向校正上的效果的较佳估计可被作出使得车辆的转向更加精确而没有将存在于未考虑拱形和/或侧风的***的非对称的控制行为。
尽管已针对其优选实施例对本发明进行了描述，然而本发明不旨在如此限制，而是仅受后面权利要求书中给出的范围限制。

Claims (7)

1.一种转向辅助***(12)，被配置为辅助操作者(14)转向车辆(10)，所述***(12)包括：
扭矩传感器(24)，被配置为输出指示由所述车辆(10)所经历的横向力(20)的扭矩信号(26)；
位置设备(40)，被配置为确定所述车辆(10)相对于道路(16)的横向位置(42)；以及
控制器(48)，被配置为确定转向校正(46)以朝向车道(18)的中心转向所述车辆(10)，其中，所述转向校正(46)基于所述扭矩信号(26)和所述横向位置(42)。
2.如权利要求1所述的***(12)，其特征在于，当所述转向校正(46)被导向与所述横向力(20)相反时，所述转向校正(46)的基线-校正-大小(46A、46B)增大，而当所述转向校正(46)被导向与所述横向力(20)合作时，所述转向校正(46)的基线-校正-大小(46A、46B)减小。
3.如权利要求1所述的***(12)，其特征在于，所述转向校正(46)包括基于所述扭矩信号(26)和所述横向位置(42)的死区(56)。
4.如权利要求1所述的***(12)，其特征在于，所述扭矩传感器(24)被配置为确定与所述横向力(20)相反的由所述车辆(10)的操作者(14)对所述车辆(10)的方向盘(28)施加的转向扭矩(32)。
5.如权利要求1所述的***(12)，其特征在于，所述扭矩传感器(24)被配置为确定与所述横向力(20)相反的由所述车辆(10)的转向致动器(34)对所述车辆(10)的转向箱(36)施加的转向扭矩(32)。
6.一种辅助操作者(14)转向车辆(10)的方法(400)，所述方法(400)包括：
从扭矩传感器(24)接收扭矩信号(26)，其中，所述扭矩信号(26)指示由所述车辆(10)所经历的横向力(20)；
确定所述车辆(10)相对于车道(18)的横向位置(42)；以及
确定转向校正(46)以朝向所述车道(18)的中心转向所述车辆(10)，其中，所述转向校正(46)基于所述扭矩信号(26)和所述横向位置(42)。
7.如权利要求6所述的方法(400)，其特征在于，确定所述转向校正(46)的步骤(410)包括：
当所述转向校正(46)被导向与所述横向力(20)相反时，增大基线-校正-大小(46A、46B)；以及
当所述转向校正(46)被导向与所述横向力(20)合作时，减小所述基线-校正-大小(46A、46B)。
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