CN105667519A - 用于检测道路表面的摩擦值的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在对于机动车存在与前面障碍物的碰撞风险的情况下为了计划紧急介入而估算道路表面的摩擦值的方法和设备，其执行如下步骤：-识别有碰撞风险的交通状况，-通过预设的突然制动向机动车的驾驶员发出警告，-基于突然制动估算道路当前的摩擦值，-与突然制动一起开始对前面的道路表面进行视觉检测，并且-基于道路表面的当前摩擦值和视觉检测计划和执行紧急机动。

Description

用于检测道路表面的摩擦值的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种在对于机动车存在碰撞风险的情况下为了计划紧急介入而估算道路表面的摩擦值的方法以及一种基于机动车与前面障碍物的碰撞概率而计划和执行紧急机动的设备。
背景技术
在驾驶员辅助***中一个重点功能是避免发生意外，其中，在当今的机动车和应急功能中、在将来的车辆中紧急制动***有很重要的意义。但是，它们的作用与道路表面在车辆轮胎方面的摩擦值或摩擦系数紧密相关。较湿的道路与相同道路的较干的形式相比摩擦值明显地被降低了。
由文献WO2012/110030A2已知借助3D摄像机进行摩擦值估算的方法和设备，其中，3D摄像机拍摄车辆的周围环境的图像，并且根据图像数据在车辆的整个前方区域内设置道路表面的高度剖面图。根据这种高度剖面图能够估算道路表面的期望的局部摩擦值。在评价中还能够从图像数据中得到其它信息。
文献DE102011085984A1描述了一种用于在车轮方面确定车辆的车轮与道路之间的摩擦值的方法，其中，根据在车辆的车轮上的限定的转矩走势预先确定车轮转矩，并且确定作为车轮转矩的反应的车轮转速。根据在车轮转矩和车轮转速之间的相位差能够确定道路表面的当前摩擦值。
文献DE102009041566A1描述了一种用于确定道路的摩擦值的方法。在此，在行驶时一方面确定和更新固定使用的摩擦值变量，并且另一方面只是根据状况条件进行更新并且因此确定不是固定使用的摩擦值变量。这两种变量被评估地相互结合为共同的摩擦估算值。在此，基于车轮的转动和/或震动关系的频率分析确定固定的在行驶时更新的摩擦值变量，同时在行驶状况下确定只在状况条件下才更新的摩擦值变量，其中，由于可用的滑动调节、较高的车轮减速度或者较高的车轮加速能够估算在至少一个车轮上的摩擦值。
文献DE102012203673A1描述了一种用于机动车的安全设备，其中，在碰撞前阶段中为了保证操作安全性预先地和根据情况地进行组合的紧急制动机动/应急机动。为了能够计划紧急机动，基于估算得到在车辆轮胎和道路之间的摩擦值信号，其中，所述摩擦值信号根据与驾驶员有关的或者驾驶员触发的制动作用来被确定。
缺点是，借助摄像机的摩擦值估算不能够提供可靠的数值，而根据车轮参数、例如通过制动确定的摩擦值仅能够得到部分结论。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，改进对道路摩擦值的确定以用于计划紧急机动、例如自动规避或者制动。
所述技术问题按照本发明一种在对于机动车存在与前面障碍物的碰撞风险的情况下为了计划紧急介入而估算道路表面的摩擦值的方法解决，所述方法具有如下步骤：
-识别有碰撞风险的交通状况，
-通过预设的突然制动向机动车的驾驶员发出警告，
-基于突然制动估算道路当前的摩擦值，
-与突然制动一起开始对前面的道路表面进行视觉检测，并且
-基于道路表面的当前摩擦值和视觉检测计划和执行紧急机动。
通过将当前的摩擦值与对前面道路表面的视觉检测结果相结合，在突然制动之后可以将当前的突然制动反映到紧急机动的机动空间中，由此提高了紧急机动的安全性。
优选的是，检查前面的道路表面相对于已驶过的道路表面的图像的变化，并且如果道路的表面性质没有发生变化，则使用当前的摩擦值用来计划和执行对于构成用于紧急机动的机动空间的前面的道路表面的紧急机动。换言之，如果道路表面没有变化，则在机动空间中代入现场测得的摩擦值。
进一步优选的是，当前面的道路表面相对于已驶过的道路表面的图像发生改变时，检查减小摩擦值的影响因素。在此，减小摩擦值的影响因素指的是减小道路表面的摩擦值的、例如水、冰或者雪对道路的影响因素。这样的减小摩擦值的影响因素能够借助图像加工方法或者通过与道路表面的前面图像的对比来进行识别。
进一步优选的是，如果识别到减小摩擦值的影响因素，则使用相对于当前摩擦值减小的摩擦值用于计划紧急机动。
进一步优选的是，将测量到的突然制动与力求实现的突然制动进行对比，并且如果测量到的突然制动相对于力求实现的突然制动是减弱的，则时间上更早地开始紧急机动。
突然制动尤其具有相当于之后力求实现的紧急机动的制动过程的强度。以这种方式使得之后的紧急机动的计划更简单。
进一步优选的是，如果机动车的车窗雨刮器处于运行中，则可推断出道路表面具有降低的摩擦值。因为车窗雨刮器在没有下雨或下雪时是不可能运行的，所以这样的车窗雨刮器的运行是针对具有减小摩擦值的道路表面的可靠证据。
所述技术问题根据本发明还通过一种基于机动车与前面障碍物的碰撞概率而计划和执行紧急机动的设备解决，其中，配置和设计所述设备用于执行前述的方法，所述设备包括：
-用于识别状况和检测碰撞风险的装置、
-用于通过突然制动向驾驶员警告可能即将发生碰撞的装置、
-用于基于突然制动估算当前的道路摩擦值的装置、
-用于对前面的道路表面进行视觉检测的装置、和
-用于计划和执行紧急制动的装置。
优选的是，用于对前面的道路表面进行视觉检测的装置通过摄像机来实现。
进一步优选的是，所述设备具有用于存储道路表面的图像的存储装置。
附图说明
下面结合附图来阐述本发明的优选实施方式。在附图中：
图1示出计划的紧急机动的示意图，
图2示出用于摩擦值估算的正常的突然制动，
图3示出在没有达到足够的摩擦值时突然制动的特征曲线，和
图4示出用于计划和执行紧急机动的驾驶员辅助***的示意图。
具体实施方式
图1示出典型的交通状况，其中，可能要发生碰撞，并且因此检查，在没有发生碰撞时是否能够运行紧急机动。在此，具有行驶方向或行驶速度3的车辆1处于道路2上，其中，在道路2上设有障碍物4，车辆1在沿着方向3向前行驶的情况下会与障碍物4发生碰撞。通过在车辆1内的驾驶员辅助***或紧急机动***的相应传感器来探测可能的碰撞风险，并且提出前面所述的询问，是否进行紧急机动。在此涉及的用于避免碰撞的紧急机动在于沿着轨迹5绕开障碍物4，轨迹的走向必须被驾驶员辅助***计划。为了能够计划轨迹5的走向，对在车辆的车轮和道路2之间的摩擦值的识别是有帮助的或必要的。为了在可能发生碰撞之前警告驾驶员，驾驶员辅助***在预设的时刻发生警告，能够利用紧急机动、例如紧急制动或者规避机动来避免碰撞。这样的警告例如能够通过较短的突然制动来实现，它让驾驶员认识到这种状况的紧迫性。
图2示出这种正常的突然制动与时间的函数关系。在此，在图2的上半部分示出纵向减速度a1与时间t的函数关系。在图2的下半部分示出由于突然制动的纵向减速度a1、车轮转速n的降低与时间t的函数关系。可以看到，车轮转速n由于纵向减速度a1而降低。根据突然制动的纵向减速度a1的特征曲线使得车轮转速n随着时间流逝而不断降低，由此能够估算在轮胎和道路之间的当前摩擦值的最小值。借助如此确定的最小可用的摩擦值，能够计划沿着图1的轨迹5的准备实施的紧急机动，其中，在驾驶员辅助***方面强制介入的时间点要比通过突然制动实现的警告晚足够多的时间，以便使得驾驶员必要时有时间采取合适的机动。
图3示出这样一种情况，其中，虚线所示的力求达到的突然制动不能够实现，而是由于达到最大摩擦值而将纵向减速度a1降低到零，如由实际测量的或实现的突然制动的实线的特征曲线所示。由于纵向减速度a1降低到零，车轮转速n同样降低到零。换言之，车轮被卡死，并且在达到纵向减速度a1的所示最大值之后不再附着在道路上。在这种情况下，还确定摩擦值并且由此确定最大的制动减速度，利用它们能够计划紧急机动。当然，必要时由于较低的摩擦值必须更早地进行紧急机动，或者即使如此也不再能够避免碰撞，而是只能够降低碰撞的影响。ABS***将会阻止车轮的卡死。但是，由直到ABS介入的时刻所要求的延时，同样能够估算当前的摩擦值。
在图4中，所述方法的在机动车的相应的驾驶员辅助***中进行的流程以方框的方式示出。在此在第一方框10内借助合适的传感器对机动车的周围环境进行状态识别。如果状况识别10得出结论，继续向前能够与在图1中所示的障碍物4发生过碰撞，则计划或准备开始相应的机动。在识别出碰撞风险之后，第一措施是向机动车的驾驶员发出关于极端交通状况的警告。在这种情况下，借助短促的突然制动实现对机动车驾驶员的警告，这用另一个模块11来表示，并且使驾驶员察觉这种极端的交通状况。
由警告模块11执行的突然制动在此不仅用于警告驾驶员，而且所产生的具有预设走势和纵向减速度的突然制动还在摩擦值估算模块12中用来确定或估算在轮胎和道路之间的摩擦值，如在前面对图2和3的阐述中所描述的那样。有利的是，在此以之后所力求达到的紧急机动的强度进行突然制动。如果这种突然制动没有被完整地实现，如图3所示的那样，则虽然车轮与道路之间的附着力损失，但是仍可在模块12中确定当前的摩擦值。
可以明显地看出，当前确定的摩擦值只是涉及在突然制动的时刻道路表面的位置。因此，在下一个模块13中，借助合适的传感器对前面的道路表面进行视觉上的检测，以便根据光学标准检测在突然制动之后道路性质或表面性质是相同的还是改变的。在此检查，道路当前的表面性质的图像与之前测得的表面性质相比是改变了还是保持相同的。如果图像保持相同，则能够从保持相同的表面性质得出，借助突然制动确定的当前的摩擦值能够用于将来进行的紧急机动的机动空间。相反地，如果图像发生了变化，例如通过表面图像具有反光和反射，它们暗示较滑的前方道路，因此在计划紧急机动时由此出发，必须以比所测得的摩擦值更低的数值来进行计划。为了将前方道路的当前图像与道路表面的以前的图像进行比较，设置存储模块15，它用于存储和提供之前的道路表面的图像。
在模块13中对在车辆前面的行驶路段进行视觉上的检测，之后基于模块12的摩擦值估算和模块13的视觉检测在紧急机动模块14中计划和进行紧急机动，如图1的实施例所示的，根据机动车1借助由轨迹5提供的应急机动而绕开障碍物4。
附图标记列表
1车辆
2道路
3车速/方向
4障碍物
5应急轨迹
a1纵向减速度
n车轮转速
t时间
10状况识别模块
11突然制动模块
12摩擦值估算模块
13视觉检测模块
14紧急机动模块
15存储模块

Claims (10)

1.一种在对于机动车(1)存在碰撞风险的情况下为了计划紧急介入而估算道路表面(2)的摩擦值的方法，其特征在于如下步骤：
-识别有碰撞风险的交通状况，
-通过预设的突然制动向机动车(1)的驾驶员发出警告，
-基于突然制动估算道路(2)当前的摩擦值，
-与突然制动一起开始对前面的道路表面进行视觉检测，并且
-基于道路表面的当前摩擦值和视觉检测计划和执行紧急机动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检查前面的道路表面(2)相对于已驶过的道路表面(2)的图像的变化，并且如果道路的表面性质没有发生变化，则使用当前的摩擦值用来计划和执行对于构成用于紧急机动的机动空间的前面的道路表面的紧急机动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当前面的道路表面(2)相对于已驶过的道路表面(2)的图像发生改变时，检查减小摩擦值的影响因素。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果识别到减小摩擦值的影响因素，则使用相对于当前摩擦值减小的摩擦值用于计划紧急机动。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将测量到的突然制动与力求实现的突然制动进行对比，并且如果测量到的突然制动相对于力求实现的突然制动是减弱的，则时间上更早地开始紧急机动。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，突然制动具有相当于或高于之后力求实现的紧急机动的制动过程的强度。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，如果机动车(1)的车窗雨刮器处于运行中，则可推断出道路表面具有降低的摩擦值。
8.一种基于机动车(1)与前面障碍物(4)的碰撞概率而计划和执行紧急机动的设备，其中，配置和设计所述设备用于执行根据上述权利要求之一所述方法，所述设备具有用于识别状况(10)和检测碰撞风险的装置、用于通过突然制动向驾驶员警告可能即将发生碰撞的装置(11)和用于执行紧急制动的装置(14)，其特征在于，所述设备还具有用于基于突然制动估算当前的道路摩擦值的装置(12)和用于对前面的道路表面进行视觉检测的装置(13)。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，用于对前面的道路表面进行视觉检测的装置(13)是摄像机。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于存储道路表面的图像的存储装置(15)。
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