CN115027465A - 用于车辆车道控制的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制车辆的动态的设备和方法，其中，检测或确定车辆的尤其当前的行进方向角(α)，限定在期望驾驶路线(110)的时间曲线上第一点(120)所对应的期望行进方向角(αpsi)，其中，该第一点(120)布置在期望驾驶路线(110)上与尤其瞬时车辆位置所对应的位置(116)相距第一预期时间的距离处，其中，确定当前行进方向角(α)与期望行进方向角(αpsi)的行进方向角偏差，其中，限定在期望驾驶路线(110)的时间曲线上第二点(124)所对应的目标角(αta)，其中，该第二点(124)布置在期望驾驶路线上与所述位置(116)相距第二预期时间的距离处，其中，根据由第一参数放大的目标角(αta)和由第二参数放大的行进方向角偏差的加和来确定方向盘角(δ)。

Description

用于车辆车道控制的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于车辆车道控制的方法和设备。
背景技术
使用车道控制，确定车辆的转向角，使得车辆遵循所期望的驾驶路线。
发明内容
根据独立权利要求所述的方法和设备使得可以进行稳健的车道控制，可以以尤其简单的方式调节车道控制的参数。
用于控制车辆的侧向动态(Querdynamik)的设备、尤其是车道控制器包括检测装置、输出装置和计算装置，其中，检测装置被配置成检测或确定车辆的尤其当前的行进方向角，其中，输出装置被配置成输出方向盘角，能够通过该方向盘角来控制车辆，并且其中，计算装置被配置成，限定在期望驾驶路线的时间曲线/经过(zeitlichen Verlauf)上第一点所对应的期望行进方向角，其中，该第一点布置在期望驾驶路线上与尤其瞬时车辆位置所对应的位置相距第一预期时间(Vorausschauzeit)的距离处，并且其中，该计算装置被配置成确定当前行进方向角与期望行进方向角的行进方向角偏差，并且限定在期望驾驶路线的时间曲线上第二点所对应的目标角，其中，第二点布置在该期望驾驶路线上与所述位置相距第二预期时间的距离处，并且其中，计算装置被配置成根据由第一参数放大
Figure BDA0003493799340000011
的目标角和由第二参数放大的行进方向角偏差的加和来确定方向盘角。可以通过两个比例分量以尤其简单的方式参数化这种控制器。
计算装置优选地被配置成限定第一预期时间并且在期望驾驶路线上确定处在与所述位置相距该第一预期时间的距离处的第一点，并且/或者该计算装置被配置成限定第二预期时间并且在期望驾驶路线上确定处在与所述位置相距该第二预期时间的距离处的第二点。结果，可以藉由简单的参数化模拟驾驶员关于车辆性能的知识，并且因此，可以补偿由于车辆行为的时滞。
计算装置优选地被配置成，确定根据车辆的模型从具有相对于该车辆的固定几何参考的点、尤其从该车辆的重心或前桥中心点或从驾驶员的位置到第二点的方向，并且基于根据车辆的模型该方向从车辆纵向轴线偏离的角度确定目标角。
车道控制器优选地包括用于输入第一参数和/或第二参数和/或第一预期时间和/或第二预期时间的输入装置。这使得可以以尤其简单的方式使控制器参数化。
用于控制车辆的动态、尤其是侧向动态的方法提供的是，检测或确定车辆的尤其当前的行进方向角，限定在期望驾驶路线的时间曲线上第一点所对应的期望行进方向角，其中，所述第一点布置在期望驾驶路线上与尤其瞬时车辆位置所对应的位置相距第一预期时间的距离处，其中，确定当前行进方向角与期望行进方向角的行进方向角偏差，其中，限定在期望驾驶路线的时间曲线上第二点所对应的目标角，其中，第二点布置在期望驾驶路线上与所述位置相距第二预期时间的距离处，其中，根据由第一参数放大的目标角和由第二参数放大的行进方向角偏差的加和来确定方向盘角。为了控制车辆，例如可以将方向盘角输出至对车辆进行控制的下游控制器或转向致动器。
在一方面，限定第一预期时间，并且在期望驾驶路线上确定处在与所述位置相距该第一预期时间的距离处的第一点，并且/或者限定第二预期时间，并且在期望驾驶路线上确定处在与所述位置相距第二预期时间的距离处的第二点。
可以提供的是，确定根据车辆的模型从具有相对于车辆的固定几何参考的点、尤其从车辆的重心或前桥中心点或从驾驶员的位置到第二点的方向，并且基于根据车辆的模型该方向从车辆纵向轴线偏离的角度确定目标角。
为了参数化，可以识别输入，并且可以根据该输入确定第一参数和/或第二参数和/或第一预期时间和/或第二预期时间。
附图说明
另外的有利实施例从下文的说明和附图中显现。在附图中：
图1示出了控制器变量的图解展示，
图2a示出了行进方向角偏差的图解展示，
图2b示出了目标角偏差的图解展示，
图3示出了车道控制器的图解展示,
图4示出车道控制器300的控制方法。
具体实施方式
图1展示了在使用车辆的单轨模型102的示例的模型100中的车道控制器的控制变量。单轨模型102具有第一车轮104和第二车轮108，该第二车轮可相对于车辆纵向轴线106转过转向角δ。针对车辆102限定期望驾驶路线110。还可以使用车辆的不同模型。
在示例中，单轨模型102中的车辆的重心112布置在车辆纵向轴线106上、在车轮之间，并且相对于期望驾驶路线110布置得与期望驾驶路线110偏离了距离114。到期望驾驶路线110上的垂线延伸穿过在期望驾驶路线110上的位置116并且穿过重心112，所述位置可与车辆的瞬时位置对应。距离114限定车辆与期望驾驶路线110的横向偏离(Querablage)。
在图1中，展示了在期望驾驶路线110上的第一点120处针对期望行进方向角αpsi的第一预期时段118，和在第二点124处针对目标角αta的第二预期时段122。在示例中，第二点124在车辆102的行驶方向上布置在与位置116相距比第一点120更远的距离处。第二点124不必与位置116相距比第一点120更远的距离。可以根据需要选择预期时段，并且因此第一点120和第二点124不必以固定的顺序布置在期望驾驶路线110上。第一点120和第二点124可以彼此上下/重叠布置。第一点120可以布置在与位置116相距比第二点124更远的距离处。
第一预期时间TPreviewYaw构成第一预期时段118的持续时间。通过举例的方式，图1展示了在第一点120处作为期望驾驶路线110在第一点120处的切线的行进方向126，即车辆纵向轴线106所期望的取向。第二预期时间TPreviewXY构成第二预期时段122的持续时间。作为示例，在图1中通过从重心112到第二点124的区段展示了车辆的驾驶员到期望驾驶路线110上的目标点的视角方向128。
藉由两个单独的预期时间TPreviewYaw和TPreviewXY，可以以简单的形式模拟车辆的反应时间、人类驾驶员的视角方向和他们对于车辆性能的知识。
在示例中，以值表的形式限定期望驾驶路线110的点。在值表中，期望驾驶路线110上的点被指配有以下值：
沿期望驾驶路线110尤其从位置116相距车辆的距离，
行进方向角α，
点的x坐标，
点的y坐标。
在示例中，车道控制器的控制是参数化的并且受以下四个参数影响：
第一预期时间TPreviewXY，
第一P分量Pta，
第二预期时间TPreviewYaw，
第二P分量Ppsi。
对于行进方向角α和期望行进方向角αpsi，图2a图解地展示了车辆纵向轴线106与行进方向126之间的行进方向角偏差(αpsi-α)。
图2b图解地展示了车辆纵向轴线106与视角方向128之间的目标角偏差αta。
所需的用于遵循期望驾驶路线110的方向盘角δ于是由车道控制器限定如下：
δ＝αta*Pta+(αpsi(TPreviewYaw)-α)*Ppsi
该车道控制器在车辆模拟模型或电路/环路模拟(Rundstreckensimulationen)中可用于车道控制，即侧向控制。还可以提供的是，在车辆上、尤其在原型实现(prototypische Umsetzung)的范围内使用这种侧向控制。
此处有利的是仅需要P控制器用于侧向控制。得益于车辆的相应性能，控制质量仍然很高。该车道控制即使在车辆移动的动态情况下也起作用。
图3图解地展示了车道控制器300。车道控制器300包括被配置成检测或确定当前行进方向角α的检测装置302。车道控制器300包括被设计成用于输出方向盘角δ的输出装置304。车道控制器300包括被配置成根据第一预期时间δ的当前行进方向角α、第一P分量Pta、第二预期时间TPreviewYaw和第二P分量Ppsi确定方向盘角δ的计算装置306。
这将在下文中针对在期望驾驶路线110上的位置116加以描述，穿过重心112的垂线落在该位置上。在示例中，所述位置116与由车道控制器300控制的车辆的瞬时位置对应。
计算装置306被配置成对于位置116限定第一点120所对应的期望行进方向角αpsi。第一点120在期望驾驶路线110的时间曲线上布置在与位置116相距第一预期时间TPreviewYaw的距离处。
计算装置306被配置成确定当前行进方向角α与期望行进方向角αpsi的行进方向角偏差αpsi-α。
计算装置306被配置成针对第二点124限定目标角αta。在期望驾驶路线110的时间曲线上，第二点124布置在与期望驾驶路线上的位置116相距第二预期时间TPreviewXY的距离处。计算装置306被配置成将视角方向128和车辆纵向轴线106针对所述点围成的角确定为目标角αta。
计算装置306被配置成根据由第一参数Pta放大的目标角αta和由第二参数Ppsi放大的行进方向角偏差αpsi-α的加和来确定方向盘角δ。
此外，车道控制器300可以包括用于输入第一P分量Pta和第二P分量Ppsi和/或第一预期时间TPreviewYaw和/或第二预期时间TPreviewXY的输入装置308。结果，可以以尤其简单的方式调节车道控制器300。
例如，车道控制器300可以实施以下参考图4描述的方法。
在参数化操作中，可以提供任选的步骤400。在步骤400中，例如为了将车道控制器300参数化，识别输入，该输入限定第一参数Pta、第二参数Ppsi、第一预期时间TPreviewYaw和/或第二预期时间TPreviewXY的值。
在这种情况下，可以根据输入确定第一参数Pta和/或第二参数Ppsi和/或第一预期时间TPreviewYaw和/或第二预期时间TPreviewXY。
结果，可以以简单的方式对车道控制器300参数化。
在步骤402，在尤其瞬时车辆位置所对应的位置116处确定车辆的尤其当前的行进方向角α。可以测量或从所测得的信号计算当前行进方向角α。
在步骤404，限定第一预期时间TPreviewYaw，并且确定在期望驾驶路线110上的第一点120，该第一点在期望驾驶路线110上处在与位置116相距第一预期时间的距离TPreviewYaw处。
在步骤404，限定第二预期时间TPreviewXY，并且确定在期望驾驶路线110上的第二点124，该第二点处在与位置116相距第二预期时间TPreviewXY的距离处。
在步骤404，限定第一点120所对应的期望行进方向角αpsi。
在步骤406，确定当前行进方向角α与期望行进方向角αpsi的行进方向角偏差αpsi-α。
在步骤408中，限定第二点124所对应的目标角αta。在示例中，根据单轨模型102确定从车辆重心112到第二点124的视角方向128。替代于确定从重心112的视角方向128，还可以提供的是，确定从具有相对于车辆的固定几何参考的任何其他点开始到第二点124的方向。其他点的示例是根据车辆模型102的车辆的前桥中心点或驾驶员的位置。目标角αta是基于根据车辆的单轨模型102在位置116处视角方向128从车辆纵向轴线106的取向偏离的角度来确定的。
在步骤410中，确定方向盘角δ。方向盘角δ是根据由第一参数Pta放大的目标角αta和由第二参数Ppsi放大的行进方向角偏差αpsi-α的加和来确定的。
在随后的步骤412输出方向盘角δ。在步骤414中，随后通过方向盘角δ来控制车辆。
随后，例如在参数化处理的情况下，实施步骤402或实施步骤404。例如，当车道控制结束时，方法结束。

Claims (8)

1.一种设备尤其是用于控制车辆的侧向动态的车道控制器(300)，其特征在于，该设备(300)包括检测装置(302)、输出装置(304)和计算装置(306)，其中，该检测装置(302)被配置成检测或确定该车辆的尤其当前的行进方向角(α)，其中，该输出装置(304)被配置成输出方向盘角(δ)，能够通过该方向盘角来控制该车辆，并且其中，该计算装置(306)被配置成，限定在期望驾驶路线(110)的时间曲线上第一点(120)所对应的期望行进方向角(αpsi)，其中，该第一点(120)布置在该期望驾驶路线(110)上与尤其瞬时车辆位置所对应的位置(116)相距第一预期时间(TPreviewYaw)的距离处，并且其中，该计算装置(306)被配置成确定该当前行进方向角(α)与所述期望行进方向角(αpsi)的行进方向角偏差(αpsi-α)，并且限定在期望驾驶路线(110)的时间曲线上第二点(124)所对应的目标角(αta)，其中，该第二点(124)布置在该期望驾驶路线(110)上与所述位置(116)相距第二预期时间(TPreviewXY)的距离处，并且其中，所述计算装置(306)被配置成根据由第一参数(Pta)放大的目标角(αta)和由第二参数(Ppsi)放大的行进方向角偏差(αpsi-α)的加和来确定方向盘角(δ)。
2.如权利要求1所述的设备(300)，其特征在于，所述计算装置(306)被配置成限定第一预期时间(TPreviewYaw)并且在期望驾驶路线(110)上确定处在与所述位置(116)相距该第一预期时间(TPreviewYaw)的距离处的所述第一点(120)，并且/或者该计算装置被配置成限定第二预期时间(TPreviewXY)并且在期望驾驶路线(110)上确定处在与所述位置(116)相距该第二预期时间(TPreviewXY)的距离处的所述第二点(124)。
3.如权利要求2所述的设备(300)，其特征在于，所述计算装置(306)被配置成确定根据车辆的模型(102)从具有相对于该车辆的固定几何参考的点、尤其从车辆的重心(112)或前桥中心点或从驾驶员的位置到所述第二点(124)的方向(128)，并且基于根据车辆的模型(102)该方向(128)从车辆纵向轴线(106)偏离的角度确定目标角(αta)。
4.如前述权利要求之一所述的设备(300)，其特征在于，车道控制器(300)包括用于输入第一参数(Pta)和/或第二参数(Ppsi)和/或第一预期时间(TPreviewYaw)和/或第二预期时间(TPreviewXY)的输入装置(308)。
5.一种用于控制车辆的动态、尤其是侧向动态的方法，其特征在于，检测或确定(402)车辆的尤其当前的行进方向角(α)，限定(404)在期望驾驶路线(110)的时间曲线上第一点(120)所对应的期望行进方向角(αpsi)其中，该第一点(120)布置在该期望驾驶路线(110)上与尤其瞬时车辆位置所对应的位置(116)相距第一预期时间(TPreviewYaw)的距离处，其中，确定(406)当前行进方向角(α)与期望行进方向角(αpsi)的行进方向角偏差(αpsi-α)，其中，限定(408)在期望驾驶路线(110)的时间曲线上第二点(124)所对应的目标角(αta)，其中，该第二点(124)布置在该期望驾驶路线上与所述位置(116)相距第二预期时间(TPreviewXY)的距离处，其中，根据由第一参数(Pta)放大的目标角(αta)和由第二参数(Ppsi)放大的行进方向角偏差(αpsi-α)的加和来确定(410)方向盘角(δ)，并且其中，输出(412)该方向盘角(δ)。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，限定第一预期时间(TPreviewYaw)，并且在期望驾驶路线(110)上确定(404)处在与所述位置(116)相距该第一预期时间(TPreviewYaw)的距离处的第一点(120)，并且/或者限定第二预期时间(TPreviewXY)并且在期望驾驶路线(110)上确定(404)处在与所述位置(116)相距该第二预期时间(TPreviewXY)的距离处的第二点(124)。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定根据车辆的模型(102)从具有相对于车辆的固定几何参考的点、尤其从车辆的重心(112)或前桥中心点或从驾驶员的位置到所述第二点(124)的方向(128)，并且基于根据车辆的模型(102)该方向(128)从车辆纵向轴线(106)偏离的角度确定(408)目标角(αta)。
8.如权利要求5至7之一所述的方法，其特征在于，识别输入(400)，并且根据该输入确定第一参数(Pta)和/或第二参数(Ppsi)和/或第一预期时间(TPreviewYaw)和/或第二预期时间(TPreviewXY)。
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