[发明专利]将车辆保持在其车道中的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将车辆保持在其车道中的装置。

背景技术

从现有技术中公开了不同的系统，这些系统在将车辆保持在其车道中方面支持汽车的司机。这些系统也称为LKS系统(LKS：车道保持支持)。公知的LKS系统包括诸如视频系统的车道识别系统，利用其可以确定车道的曲率和车辆在车道中的相对位置(所谓的偏差(Ablage)和定向)。如果由司机选择的转向角过于强烈地偏离由车道曲线预先给定的额定转向角，则借助诸如伺服电机的转向调节器对车辆的转向器施加人工转向力。这些转向力是如此强大，以致它们能够由司机在触觉上检测到，并且提示司机，他必须如何操作转向器，以便将车辆保持在其车道中。

车道识别系统例如可以被实现为视频系统，该视频系统的视频信号由信号处理软件来处理，该信号处理软件提供所希望的几何数椐(偏差，定向，车道曲率)。另外的车道识别系统例如包括结合集成在车行道中的磁铁来确定车辆位置的磁铁传感器，或选择性地也包括雷达传感器。

于是根据几何偏差数据和关于车道曲率的信息借助数学参考模型(算法)来计算参考转向角，其中必须借助于转向偏转该参考转向角，以便将车辆最佳地保持在其车道中。在司机转向角偏离该参考转向角时，于是借助转向调节器对转向器施加支持转矩。在此，借助预先给定的特性曲线计算来该支持转矩，该特性曲线是支持转矩和转向角差之间的函数关系。

为此也请参阅Naab、Reichart所著的文献：“Driver AssistanceSystems for Lateral and Longitudinal Vehicle Guidance-HeadingControl and Active Cruise Support(横向和纵向车辆导向控制和主动巡航支持的司机辅助系统)”(AVEC 94)和Shimakage、Kawazoe、Sadano、Murakami所著的文献：“Design of Lane-Keeping Controlwith Steering Torque input for a Lane-Keeping Support System(车道保持支持系统的具有转向力矩输入的车道保持控制的设计)”(SAETechnical Papers  2001-01-0480)。

公开的LKS系统迄今不能自动地将车辆保持在其车道中，而是仅仅具有以下任务，即在司机的转向活动偏离由车道曲线预先给定的额定转向运动时通过定向的人工方向盘力来支持司机。司机因此仍然必须主动转向。

发明内容

因此，本发明的任务是创造一种LKS系统，该LKS系统能够自动地将车辆保持在预先给定的车道中，而司机不必为此主动操作转向器。

根据本发明，该任务通过如下方案来解决。

根据本发明，提出了一种用于将车辆保持在其车道中的装置，包括：转向调节器，利用该转向调节器能够对所述车辆的转向器施加转向转矩；车道识别系统，利用该车道识别系统能够确定所述车辆相对于其车道的相对位置以及涉及车道曲线的信息；以及参考模型，该参考模型根据由所述车道识别系统获得的数据来计算额定量，其中还包括用于转向角调节的闭环调节电路，该闭环调节电路包括传递元件和作为调节的执行元件的转向调节器，其中所述传递元件具有调节特性，利用该调节特性能够稳定地调整调节量的调节偏差，以及所述传递元件不具有I特性。

本发明的主要思想在于，借助闭环调节电路来调节描述车辆的横向动力学的参量、尤其是车辆的转向角，该调节电路包括作为调节器的传递元件和作为执行元件的转向调节器。传递元件优选地具有稳定的调节特性，即这样的调节特性，利用该调节特性能够长时间稳定地调整调节量(例如转向角)的调节偏差。这种调节电路的采用具有以下主要优点：能够自动地将车辆保持在其预先给定的车道中，而司机不必干预转向。

根据一种优选的实施形式，传递元件被实现为比例元件(p元件)。传递元件优选地不具有I特性。因此司机的转向干预不是由调节电路日益进行补偿，而是导致保持不变的调节偏差。在转向系统的相应的尺寸确定的情况下，司机对转向器的过度控制(Uebersteuern)保持随时可能。

本发明的传递元件优选地被实现为例如被存放在控制设备中的线性特性曲线。在此，优选地如此来设计该线性特性曲线的斜率，使得支持转矩足够高以自动补偿转向角偏差。

另一方面，由转向调节器所施加的支持转矩优选地只是如此大，使得能够由司机对该支持转矩进行过度控制。因此，司机总是保留能够通过方向盘的操作来自己决定行驶方向的可能性。