CN114364590A - 用于预测性控制机动车辆运动的装置 - Google Patents

用于预测性控制机动车辆运动的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114364590A
CN114364590A CN202080061943.9A CN202080061943A CN114364590A CN 114364590 A CN114364590 A CN 114364590A CN 202080061943 A CN202080061943 A CN 202080061943A CN 114364590 A CN114364590 A CN 114364590A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vehicle
future
lateral
information
controlling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080061943.9A
Other languages
English (en)
Inventor
D·冈萨雷斯鲍蒂斯塔
V·米兰尼斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of CN114364590A publication Critical patent/CN114364590A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/0097—Predicting future conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B60W10/184—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems with wheel brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/20—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/02—Control of vehicle driving stability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/10—Path keeping
    • B60W30/12—Lane keeping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18145—Cornering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B60W40/072—Curvature of the road
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/114—Yaw movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/085—Changing the parameters of the control units, e.g. changing limit values, working points by control input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
    • B60W60/001—Planning or execution of driving tasks
    • B60W60/0015—Planning or execution of driving tasks specially adapted for safety
    • B60W60/0016—Planning or execution of driving tasks specially adapted for safety of the vehicle or its occupants
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/588—Recognition of the road, e.g. of lane markings; Recognition of the vehicle driving pattern in relation to the road
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0019—Control system elements or transfer functions
    • B60W2050/0028—Mathematical models, e.g. for simulation
    • B60W2050/0031—Mathematical model of the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/40—Photo, light or radio wave sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B60W2420/403—Image sensing, e.g. optical camera
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/20—Steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/20—Steering systems
    • B60W2510/207—Oversteer or understeer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/12—Lateral speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/14—Yaw
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00—Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/18—Steering angle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00—Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/30—Road curve radius
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00—Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/53—Road markings, e.g. lane marker or crosswalk
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2302/00—Responses or measures related to driver conditions
    • B60Y2302/03—Actuating a signal or alarm device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

一种用于控制机动车辆的运动的装置，该装置包括能够从与道路布局有关的第一信息和与该车辆的动态行为有关的第二信息生成控制命令的纵向控制器(12)和侧向控制器(13)，这些控制命令针对的是用于控制该车辆的纵向和侧向运动的致动器，其特征在于，该装置包括预测模型(16)，该预测模型被提供有该第一信息和该第二信息、并且能够在定义未来道路部分的多次迭代中确定关于该车辆的未来位置的该车辆的未来状态，该模型连接到用于确定是否违反驾驶限制值的模块(19)，该模块能够针对每个未来状态确定定义该未来状态的状态变量之一是否达到或超过驾驶限制值、并且能够推断未来风险情况。

Description

用于预测性控制机动车辆运动的装置
本发明涉及一种用于控制机动车辆运动的装置。
本发明适用于车辆的自动驾驶领域，该领域尤其涉及将车辆保持在其行车道内、控制车辆的速度和转向的功能。车辆的自动驾驶尤其旨在提高运动的安全性和效率。自动驾驶尤其基于主动安全***，结合了被设计为在危急情况下修改车辆的动态行为的驾驶辅助***，如ESP(电子稳定程序)，该ESP尤其通过制动动作来执行控制和稳定机动车辆轨迹的功能。例如，当机动车辆以过高的纵向速度转弯时，可能难以遵循道路的曲率，并且机动车辆可能开始转向不足。然后，ESP***会自动进行干预，以使车辆保持在驾驶员期望的轨迹上。通常，如果车辆偏离驾驶员期望的轨迹，则ESP***将发送电机/发动机扭矩和/或制动扭矩设定点信号以纠正车辆的轨迹。
自动驾驶还基于预防性安全***的实施，预防性安全***力图在执行预防性动作的同时预测危险情况。关于侧向控制辅助，可以提及例如用于保持车道的侧向控制辅助***(LKA，或车道保持辅助)，侧向控制辅助***能够控制转向命令和制动命令。
这些***在当驾驶员进行不良操纵(如例如，在转弯时尝试高于授权阈值的速度或者快速改变方向)时确保车辆轨迹的稳定性方面提供了良好的性能。
然而，诸如ESP等驾驶员辅助***当在完全自动驾驶的车辆中实施时会出现性能下降，因为这样就不会偏离***的线性运行区域。典型的案例是全自动驾驶模式下的车辆在没有最大速度信息的情况下接近急转弯；车道保持***将检测车道边界，因此车辆将在自主模式下继续其轨迹。然而，在没有速度信息的情况下，车辆的行驶速度于是可能会比该转弯的最大速度快得多，因为ESP***已来不及让车辆回到稳定状态。
文档KR 100851120描述了一种用于机动车辆的车道遵循***。该***基于转向控制算法，该转向控制算法用于通过转向命令和制动命令的组合来控制车辆。该***包括一组用于测量车辆的转向角度、横摆角速度、加速度和速度的车载传感器。该***还包括状态观测器，该状态观测器使得可以基于车辆轨迹控制模型来估计车辆的不可测量的状态变量，从而提供反馈和前馈转向控制模块。特别地，该观察器用于估计方向盘的侧向速度值和转向角度值，以便计算提供车辆转向控制模块所需的信息。该***还包括用于检测车道地面标记的相机。该相机与用于提供车道检测信息的计算模块相关联，该车道检测信息包括关于轨迹曲率的信息。
该转向控制模块使得可以基于由车辆的车载传感器提供的信息、由观察器提供的信息以及车道检测信息来控制车辆的动态行为电子调节***的致动器(尤其是车辆转向***的转向致动器以及制动致动器)，以便与车辆驾驶员共享驾驶任务。
转向致动器和制动致动器上的命令是基于在估计不可测量的变量时的侧向误差和纵向误差来计算的。因此，该***为驾驶员提供实时驾驶辅助，但不允许预测车辆在未来能做什么或不能做什么。事实上，根据定义，驾驶员的动作还不存在。实际上，这是一个在每次迭代中随时间重复的直接动作的问题，即，将车辆的当前行为与检测到的轨迹曲率值进行比较，并基于该比较对与后轮相关联的ESP***加以作用。
然而，尤其是在全自动驾驶车辆的情况下，***必须能够在遇到可能达到车辆物理边界的不稳定情况时做出反应。典型的示例是急转弯，考虑到转弯时轮胎与地面之间的抓地力所带来的物理限制，车辆可能以过高的速度进入急转弯。
因此，在车辆中实施自动驾驶能力的背景下，需要能够预测可能超过车辆稳定性限制的车辆未来状态，从而允许提前采用合适的安全策略。
为此，本发明涉及一种用于控制机动车辆在道路上的运动的装置，该装置包括：用于管理至少一个特别是ESP类型的驾驶辅助***的模块，用于检测行车道的地面标记、并能够根据检测到的标记提供与道路布局有关的第一信息的车载装置，能够提供与该车辆的动态行为有关的第二信息的一组车载测量传感器，用于控制该车辆的纵向运动的装置，以及用于控制该车辆的侧向运动的装置，用于控制纵向运动和侧向运动的这两个装置能够从该第一信息和该第二信息生成用于该纵向运动和该侧向运动的控制命令，这些控制命令被发送到致动器以用于该车辆的转向***的纵向和侧向控制，其特征在于，该装置包括用于预测该车辆的动态行为的模型，该模型被提供有该第一信息和该第二信息，该模型能够在定义即将到来的道路部分的多次迭代中确定与该车辆的未来位置相对应的该车辆的一组未来状态，所述预测模型连接到用于确定违反车辆驾驶限制值的模块，该模块能够针对每个确定的未来状态确定定义该车辆的所述未来状态的状态变量中的至少一个状态变量是否达到或超过车辆驾驶限制值，并能够由此推断出对于该车辆的至少一个未来状态该车辆即将到来的风险情况。
因此，凭借这种布置，车辆模型能够在其前方的整个轨迹上预测车辆在自主模式下的未来位置，以便能够识别与违反车辆驾驶限制值的情况相对应的未来位置并提前做出决策以防止这些情况发生。
有利地，该用于预测该车辆动态行为的模型接收由与用于控制该车辆的纵向运动和侧向运动的装置等效的调节器递送的用于该车辆的致动器的预测控制命令、在当前迭代期间确定的该车辆未来状态的状态变量以及该车辆的当前状态作为输入，这些当前状态是该车辆的侧向位置、该车辆的侧向速度、该车辆的横摆角和横摆角速度。
有利地，该用于确定违反车辆驾驶限制值的模块在定义车辆驾驶限制值的参数中包括与所述致动器和/或该车辆的动力学有关的物理参数。
优选地，所述参数至少包括最大转向角度值、最大方向盘角速度值、表示最大制动能力的值和表示该车辆的最大加速能力的值。
有利地，所述用于确定违反车辆驾驶限制的模块被设计为将该车辆的确定未来状态与这些车辆驾驶限制值进行比较，并且一旦定义这些未来状态的状态变量中的至少一个状态变量达到对应的驾驶限制值就生成警报信号。
有利地，该用于管理该驾驶辅助***的模块被设计为接收所述生成的警报信号，并且在接收到所述警报信号时，控制针对所述状态变量的预期纠正动作。
有利地，所述预期纠正动作包括制动和/或转向动作。
本发明还涉及一种包括如以上所描述的装置的机动车辆。
通过阅读作为说明性的而非限制性的示例并参考附图而给出的以下描述，本发明的其他特征和优点将变得更清楚：
[图1]是展示了本发明的控制装置的架构的图；
[图2]是展示了在其上评估本发明的控制装置的车辆轨迹的示例的图形；
[图3A]是由图2所示的明显曲线形成的轨迹部分的图形，展示了车辆在该轨迹部分上的实际状态和预测状态的变化；
[图3B]是进入图3的曲线的详细视图；
[图4]是展示了在图2的整个过程中车辆的实际状态和预测状态相对于要遵循的轨迹的侧向误差随时间的变化的图形；
[图5]是展示了方向盘的实际转向角度和预测角度相对于方向盘的最大转向角度值随时间的变化的图形；
[图6]是展示了用于确定违反车辆驾驶限制值的模块的对应输出的图形。
参考图1，用于控制车辆的运动的装置1包括用于检测行车道地面标记的车载装置10。这通常是面向机动车辆前方的车载相机，例如安装在挡风玻璃的顶部、与车辆车顶的交界处，或者安装在车辆的内部后视镜后面，以便能够获取车辆前方场景的图像并能够检测机动车辆前方的道路标记。为此，相机与处理单元相关联，该处理单元获取相机所提供的图像流并使用图像处理技术对其进行分析，以尤其检测地面上沿着车辆所遵循的行车道的道路标记线。处理单元还被设计为基于检测到的标记提供与道路布局有关的信息，尤其是车道数量、路肩宽度、中间车道方向的侧向偏差以及轨迹的曲率轮廓。
车辆还配备有一组车载传感器11，这些车载传感器布置在各种车辆设备(方向盘、转向装置、制动器等)上并且能够提供与车辆的动态行为有关的信息，尤其是诸如车辆的速度、航向角、加速度、横摆角速度等信息。
与道路布局有关的信息和与车辆的动态行为有关的信息被递送到用于控制车辆的纵向运动的装置12(或纵向控制器)、以及用于控制车辆的侧向运动的装置13(或侧向控制器)，这两个装置能够从该信息在每个迭代点向致动器14(尤其是车辆转向***的至少一个车辆纵向控制致动器和至少一个转向致动器)生成用于控制纵向运动和侧向运动的命令，以便使得车辆可以在自主模式下转向(也就是说，无需驾驶员采取任何行动)，例如通过应用控制策略来遵循中间车道。因此，对于车辆的纵向定位，用于控制车辆的纵向运动的装置12被用来控制车辆制动致动器和加速致动器。对于车辆的侧向定位，用于控制车辆的侧向运动的装置13被用来控制用于控制车轮转向角度的致动器。
这两个控制装置12和13实施了使用以下输入/输出变量的调节器：当前车辆速度、当前车辆加速度、给定迭代点的期望车辆速度、给定迭代点的期望车辆加速度、当前横摆角速度、给定迭代点的期望横摆角速度、当前车辆航向误差、当前车辆侧向误差。
控制装置12和13的输出然后在模块15中被用来管理车辆的驾驶辅助***，尤其是车辆所配备的ESP***。因此，这些***仅使用来自传感器的信息进行反馈控制，从而确保仅提供反应型辅助。目前还没有能够指示针对即将到来的道路部分的车辆驾驶限制的***。换言之，这些***是盲目(blind)的，无法预测车辆的未来状态，而这些未来状态可能导致违反车辆驾驶限制的情况，诸如紧急制动或转弯超速。
因此，规定为用于预测车辆的动态行为的模型16提供一方面与车辆的动态行为有关的信息、另一方面与道路布局有关的信息，使得模型16可以使用该信息来预测车辆的未来状态。
因此，该预测模型16对包括车辆侧向速度、车辆纵向速度、车辆横摆角速度和转向角度在内的车辆状态信号以及与道路布局有关的信息(并且更具体地，轨迹曲率)敏感，以便使得能够预测与车辆的未来状态相对应的一组车辆位置作为模型输出，直到得到电子地平线。电子地平线由与车辆在不久的将来可能进入的道路环境有关的一组信息形成，即在实践中，远至车载检测装置允许的最大可见度。
这些未来位置中的每一个都与车辆转向、加速器和制动命令相关联，这使得能够评估这些未来位置之一是否超出车辆驾驶限制。
车辆预测模型的确定如下：
Figure BDA0003530172650000061
Yv＝CvXv
其中，uv是方向盘角度命令，并且Xv是状态向量，定义如下：
Xv＝[yv vy ψv ωv]
其中，yv是车辆侧向位置，vy是车辆侧向速度，ψv是车辆横摆角，并且ωv是车辆横摆角速度。
矩阵A、B和C的描述如下：
Figure BDA0003530172650000062
Figure BDA0003530172650000063
Cv＝[0 0 0 1]
其中，Cf和Cr分别对应于前轮和后轮的侧偏刚度，vx是车辆的速度，m是车辆的质量，Iz是关于竖直轴线Z的转动惯量，并且a和b分别是车辆重心到前轮和后轮的距离。
该车辆特定动态模型可以连接到基于PACEJKA等提出的模型而开发的轮胎行为描述性模型，以包括稳定性限制。
模型16的输出连接到用于确定车辆的未来状态的模块17，在该模块中计算车辆的未来位置。更具体地，该模块17使用车辆的当前速度、车辆的位置和取向、轴距以及方向盘的角度来计算第一次迭代。接下来，对于未来状态，考虑到车辆的预测调节器18的闭环响应，向前运行预测模型16，该预测调节器提供与在用于控制车辆的纵向和侧向运动的装置12和13中实施的调节器相同的响应。因此，车辆的未来位置是使用与稍后将由用于控制车辆的纵向和侧向移动的装置应用于所述位置的控制策略相同的控制策略来估计的。
因此，输入值是由调节器18提供的预测控制命令、是在当前迭代开始时收集的，并且状态值是更新状态向量Xv的分量，该更新状态向量表征***在前一次迭代中的状态。
因此，用于确定车辆的未来状态的模块17的输出首先被提供给车辆的预测调节器18，如上所述，该预测调节器等效于用于控制车辆的纵向和侧向运动的装置12和13。主要区别在于，预测调节器的输出也用于提供给预测模型16，以便使车辆在整个电子地平线的未来状态被预测所覆盖。
用于确定车辆的未来状态的模块17的输出还被递送到用于确定违反车辆驾驶限制值的模块19。该模块19包括来自车辆的致动器或车辆本身的动力学的所有物理限制。它考虑了最大方向盘角度、最大方向盘转角速度、最大制动能力和最大加速能力。它针对这些最大值监测车辆的所有未来状态，并被设计为在这些未来状态之一超过车辆限制时发出指示标志。
用于确定违反车辆驾驶限制的模块19连接到用于管理车辆的驾驶辅助***的模块15。用于管理车辆的驾驶辅助***的模块因此接收控制装置12和13的当前输出以及带有违反指示符的预测调节器输出。它使得能够通过根据已就其发出违反车辆驾驶限制指示符的未来状态提前做出反应来修改车辆的动态行为。
以下示例说明了刚刚描述的原理。图2关于X坐标和Y坐标展示了特定轨迹的示例，其中采用了明显的曲线C。整个轨迹由配备有用于控制车辆的运动的装置1的车辆遵循，如以上参考图1所描述的。图3A和图3B更精确地示出了车辆的预测模型检测到致动器控制信号或在可控范围之外的车辆未来状态(即，达到或超过车辆的驾驶限制值)时的确切时刻。图3A示出了图2的明显曲线C处的轨迹部分，而图3B是进入明显曲线C的详细视图。图3A示出了车辆要遵循的轨迹T、由车载传感器确定的车辆实际状态st_real、以及由预测模型16提供的车辆的未来或预测状态st_predicted。因此，车辆将遵循由一组车辆实际状态st_real定义的轨迹，但预测模型能够提前(例如提前800ms)检测到在可控范围之外的车辆未来状态，这些未来状态由线st_predicted的末端表示。
图4示出了在图2的整个过程中，车辆相对于要遵循的轨迹的侧向误差(以米为单位)。曲线ε_real表示车辆的实际状态相对于要遵循的轨迹的侧向误差，并且曲线ε_predicted表示提前800ms的车辆预测状态相对于要遵循的轨迹的侧向误差。第十二秒左右，出现1米以上的侧向误差，这意味着车辆偏离了可控范围。
图5示出了由车辆的实际状态和预测角度α_predicted产生的方向盘转向角度α_real的行为随时间的变化，以及由电动动力转向***提供的方向盘转向角度的最大值α_max(设为约65°)。在这个示例中，通过预测，车辆可以在发生达到最大可控值的方向盘转向角度状态之前检测到这种状态，并相应地做出决策。图5展示了车辆的预测状态在时间上的提前，这些预测状态随后将对应于车辆的实际状态。因此，预测模型使得能够提前确定与转向角度达到最大值的潜在危险情况相对应的车辆未来状态。
图6展示了用于确定违反车辆驾驶限制的模块的对应输出。因此，发出违反指示符ld_predicted表明用于确定违反车辆驾驶限制的模块检测到车辆关于方向盘转向角度的未来状态违反了最大允许限制值。可以针对车辆的一个或多个预测状态变量在其可控范围之外而发出这样的警报。在此处呈现的示例中，指示符ld_predicted的发出使得能够在发生实际状态之前大约0.8秒通知用于管理驾驶辅助***的模块15对转向角度的未来变化起作用。用于管理车辆的驾驶辅助***的模块15然后能够通过控制预期纠正动作来提前采取行动并防止这种情况，以防止转向角度违反最大允许限制值。这种预期纠正动作例如可以是轻微的制动和/或转向动作。因此，本发明通过预测可能超过其稳定性限制的车辆未来状态、并预先采用适当的安全策略，来使得能够提高车辆的安全性。

Claims (8)

1.一种用于控制机动车辆在道路上的运动的装置(1)，该装置包括：用于管理至少一个特别是ESP类型的驾驶辅助***的模块(15)，用于检测行车道的地面标记、并能够根据检测到的标记提供与道路布局有关的第一信息的车载装置(10)，能够提供与该车辆的动态行为有关的第二信息的一组车载测量传感器(11)，用于控制该车辆的纵向运动的装置(12)，以及用于控制该车辆的侧向运动的装置(13)，用于控制纵向运动和侧向运动的这两个装置能够从该第一信息和该第二信息生成用于该纵向运动和该侧向运动的控制命令，这些控制命令被发送到致动器(14)以用于该车辆的转向***的纵向和侧向控制，其特征在于，该装置包括用于预测该车辆的动态行为的模型(16)，该模型被提供有该第一信息和该第二信息，该模型能够在定义即将到来的道路部分的多次迭代中确定与该车辆的未来位置相对应的该车辆的一组未来状态，所述预测模型连接到用于确定违反车辆驾驶限制值的模块(19)，该模块能够针对每个确定的未来状态确定定义该车辆的所述未来状态的状态变量中的至少一个状态变量是否达到或超过车辆驾驶限制值，并能够由此推断出对于该车辆的至少一个未来状态该车辆即将到来的风险情况。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该用于预测该车辆动态行为的模型(16)接收由与用于控制该车辆的纵向运动和侧向运动的装置(12，13)等效的调节器(18)递送的用于该车辆的致动器的预测控制命令、在当前迭代期间确定的该车辆未来状态的状态变量以及该车辆的当前状态作为输入，这些当前状态是该车辆的侧向位置、该车辆的侧向速度、该车辆的横摆角和横摆角速度。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该用于确定违反车辆驾驶限制值的模块(19)在定义车辆驾驶限制值的参数中包括与所述致动器和/或该车辆的动力学有关的物理参数。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述参数至少包括最大转向角度值(α_max)、最大方向盘角速度值、表示最大制动能力的值和表示该车辆的最大加速能力的值。
5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述用于确定违反车辆驾驶限制的模块被设计为将该车辆的确定未来状态与这些车辆驾驶限制值进行比较，并且一旦定义这些未来状态的状态变量中的至少一个状态变量(α_predicted)达到对应的驾驶限制值(α_max)就生成警报信号(ld_predicted)。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该用于管理该驾驶辅助***的模块(15)被设计为接收所述生成的警报信号，并且在接收到所述警报信号时，控制针对所述状态变量的预期纠正动作。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预期纠正动作包括制动和/或转向动作。
8.一种机动车辆，其特征在于，该机动车辆包括如前述权利要求中任一项所述的控制装置。
CN202080061943.9A 2019-09-03 2020-09-03 用于预测性控制机动车辆运动的装置 Pending CN114364590A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1909681 2019-09-03
FR1909681A FR3100200B1 (fr) 2019-09-03 2019-09-03 Dispositif de commande prédictif du mouvement d’un véhicule automobile
PCT/EP2020/074644 WO2021043925A1 (fr) 2019-09-03 2020-09-03 Dispositif de commande prédictif du mouvement d'un véhicule automobile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114364590A true CN114364590A (zh) 2022-04-15

Family

ID=68425121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080061943.9A Pending CN114364590A (zh) 2019-09-03 2020-09-03 用于预测性控制机动车辆运动的装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220324466A1 (zh)
EP (1) EP4025468A1 (zh)
JP (1) JP2022547414A (zh)
KR (1) KR20220053024A (zh)
CN (1) CN114364590A (zh)
FR (1) FR3100200B1 (zh)
WO (1) WO2021043925A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230001955A1 (en) * 2021-06-30 2023-01-05 Waymo Llc Handling maneuver limits for autonomous driving systems
US20230227032A1 (en) * 2022-01-20 2023-07-20 Motional Ad Llc Vehicle Dynamics Classification for Collision and Loss of Control Detection
WO2024008307A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-11 Volvo Truck Corporation Understeer protection in a vehicle
WO2024114909A1 (en) * 2022-12-01 2024-06-06 Volvo Truck Corporation Computer system and computer-implemented method for controlling a vehicle

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10018556A1 (de) * 2000-04-14 2001-10-18 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs
KR100851120B1 (ko) 2006-12-13 2008-08-08 현대자동차주식회사 이에스피 통합형 차선 유지 지원장치 및 그 제어 방법
US8380473B2 (en) * 2009-06-13 2013-02-19 Eric T. Falangas Method of modeling dynamic characteristics of a flight vehicle
DE102013020558A1 (de) * 2013-12-09 2015-06-11 Audi Ag Verfahren zur Fahrwerksregelung und Fahrwerksregelsystem
US20150203215A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 Eric T. Falangas Early performance evaluation of conceptual flight and space vehicles
EP3118703B1 (en) * 2015-07-13 2018-05-23 Volvo Car Corporation Safety stoppage device and method for safety stoppage of an autonomous vehicle
US9507346B1 (en) * 2015-11-04 2016-11-29 Zoox, Inc. Teleoperation system and method for trajectory modification of autonomous vehicles
US10012984B2 (en) * 2015-12-14 2018-07-03 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System and method for controlling autonomous vehicles
US9849878B2 (en) * 2016-02-26 2017-12-26 GM Global Technology Operations LLC System and method for providing a corrected lane following path through a curve for trailering vehicles
JPWO2017179193A1 (ja) * 2016-04-15 2018-10-18 本田技研工業株式会社 車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラム
US9915948B2 (en) * 2016-07-14 2018-03-13 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System and method for controlling motion of vehicle
US10345815B2 (en) * 2016-09-14 2019-07-09 Qualcomm Incorporated Motion planning and intention prediction for autonomous driving in highway scenarios via graphical model-based factorization
US10019008B2 (en) * 2016-09-28 2018-07-10 Baidu Usa Llc Sideslip compensated control method for autonomous vehicles
US10012993B1 (en) * 2016-12-09 2018-07-03 Zendrive, Inc. Method and system for risk modeling in autonomous vehicles
DE102017205508A1 (de) * 2017-03-31 2018-10-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur automatischen Bewegungssteuerung eines Fahrzeugs
JP6812568B2 (ja) * 2017-10-11 2021-01-13 本田技研工業株式会社 車両制御装置
JP2019156192A (ja) * 2018-03-14 2019-09-19 本田技研工業株式会社 車両制御装置
US10663963B2 (en) * 2018-08-03 2020-05-26 Here Global B.V. Method and apparatus for visualizing future events for passengers of autonomous vehicles
US11155258B2 (en) * 2019-03-25 2021-10-26 GM Global Technology Operations LLC System and method for radar cross traffic tracking and maneuver risk estimation

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220053024A (ko) 2022-04-28
EP4025468A1 (fr) 2022-07-13
FR3100200B1 (fr) 2022-02-25
FR3100200A1 (fr) 2021-03-05
JP2022547414A (ja) 2022-11-14
US20220324466A1 (en) 2022-10-13
WO2021043925A1 (fr) 2021-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112373477B (zh) 自动驾驶***的冗余控制方法、自动驾驶***、汽车、控制器及计算机可读存储介质
US9688308B2 (en) Pre-alert of LCC's steering torque limit exceed
US9849878B2 (en) System and method for providing a corrected lane following path through a curve for trailering vehicles
US8190330B2 (en) Model based predictive control for automated lane centering/changing control systems
US9229453B1 (en) Unified motion planner for autonomous driving vehicle in avoiding the moving obstacle
US9150246B2 (en) Algorithm for steering angle command to torque command conversion
US9227632B1 (en) Method of path planning for evasive steering maneuver
CN114364590A (zh) 用于预测性控制机动车辆运动的装置
US8170739B2 (en) Path generation algorithm for automated lane centering and lane changing control system
US11511713B2 (en) Electronic device for determining an emergency stopping trajectory of an autonomous vehicle, related vehicle and method
US7321825B2 (en) Method and apparatus for determining vehicle operating conditions and providing a warning or intervention in response to the conditions
US8805604B2 (en) Method for adjusting a steering system in a vehicle
US20180186372A1 (en) Lane departure prevention apparatus
US20080208408A1 (en) Method and device for performing a collision avoidance maneuver
EP2712780B1 (en) Method and apparatus for performing driving assistance
US20230211786A1 (en) Path-controlling module, associated path-controlling device and associated method
CN110893851B (zh) 用于在道路偏离事件中辅助驾驶员的方法和***
US11738749B2 (en) Methods, systems, and apparatuses for scenario-based path and intervention adaptation for lane-keeping assist systems
US11897452B2 (en) Automotive electronic lateral dynamics control system for a self-driving motor vehicle
CN116080754B (zh) 一种车辆自主驾驶横向控制方法
LeBlanc et al. A warning and intervention system to prevent road-departure accidents
US20230391399A1 (en) Method for controlling the lateral position of a vehicle on a traffic lane
EP2364891B1 (en) Method for threat assessment in a vehicle
RU2744642C1 (ru) Система стабилизации безопасной скорости колесного транспортного средства
KR20220068264A (ko) 자율주행 자동차를 위한 제어 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination