[发明专利]用于车道居中控制的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于带用户可操作的转向设备和计算机控制的转向致动器的车辆的车道居中控制的系统和方法。

背景技术

车辆行驶控制系统包括这样的布置：路径追踪控制系统，车道边界保持控制系统，转向转矩辅助控制系统和转向角辅助控制系统。这样的行驶控制系统依赖于多个传感器、控制器和致动器，且可以包括可视车道确定系统的使用。然而，这样的系统典型地依赖直接响应于车道边界保持控制的模式，而不是直接响应于车道居中控制的模式，这会不利地提供车辆在行驶车道中较小的横向变化。

因此，在本领域中需要一种车道居中控制系统和方法来提供预先分析以克服这些缺陷。

发明内容

本发明的一个实施例包括一种用于带用户可操作的转向设备的车辆的车道居中控制的系统。该系统包括感应车速、偏航角速度和转向设备角度的传感器组；被配置用于追踪车辆目标路径的目标路径追踪器；响应于传感器组来预测车辆路径的处理器；响应于传感器组、目标路径追踪器、处理器并生成车道居中控制信号的控制器；以及响应于控制信号并为转向设备生成转向辅助的主动前轮转向致动器。控制器包括响应于可执行指令的处理电路，用于为转向设备生成转向辅助以减小预测路径和目标路径之间的差，从而用于保持车辆的车道居中。

本发明的另一个实施例包括一种用于带用户可操作的转向设备的车辆的车道居中控制的方法，该车辆布置成横过目标路径。感应车速、偏航角速度和转向设备角度；追踪车辆的目标路径；感应车辆的预测路径。通过对感应的车速、偏航角速度和转向设备角度作出响应，并响应于关于车辆的目标路径和预测路径的信息，生成车道居中控制信号。响应于车道居中控制信号，致动主动前轮转向致动器为转向设备生成转向辅助以减小预测路径和目标路径之间的差，从而用于保持车辆的车道居中。

附图说明

参考示例性附图，其中类似的元件采用类似的附图标记，在附图中：

图1以示意图形式示出根据本发明的实施例的供使用的示范性车辆；

图2以框图形式示出根据本发明的实施例的示范性控制方案；

图3以框图形式示出本发明的实施例的实施方式；

图4-6以框图形式示出根据本发明的实施例的示范性控制方案；

图7以流程图形式示出根据本发明的实施例响应于条件控制信号的示范性逻辑状态流程图。

具体实施方式

由各个图和随附的文本所示出和描述的本发明的实施例，提供了一种用于带用户可操作的转向设备和计算机控制的转向致动器的车辆的车道居中控制的系统和方法，该转向设备一般但不是必需地由驾驶员手动操作。目标路径追踪器追踪车辆的目标路径，并将目标路径信息提供给控制器，该控制器被配置用于根据系统输入确定车辆的预测路径，分析目标路径和预测路径之间的差，并在路径追踪过程中为车辆的驾驶员提供非侵入式的和预测的转向辅助。如这里使用的，术语非侵入式意味着驾驶员可以容易地并且无需太努力地克服由主动前轮转向(AFS)致动器提供的车道居中控制转向辅助，其通过主动转向与驾驶员的手动转向的相加或相减来提供。虽然这里描述的示范性实施例描绘了一种四轮车作为示范性车辆，但是应当认识到本发明也可以应用于具有任何数量的轮子的其他车辆，如三轮车或多轮汽车。虽然这里描述的示范性实施例描绘了一种方向盘作为使车辆转向的设备，但是应当认识到本发明也可以应用于其它转向设备，如操纵杆。

为了理解这里公开的本发明，首先将这里使用的标记名称列表提供如下：

(下面的变量在图2中示出)：

ρ道路曲率

θ相对于车道中心线的车辆方位角

δ_ff转向前馈控制命令

δ_fb转向偏航角速度反馈控制命令

δ_prev基于路径预览的转向控制命令

δ_cmd总的转向控制命令

r_des车辆期望的偏航角速度

r_msr车辆测量的偏航角速度

Δr期望值和测量值之间的偏航角速度误差

v_x车辆纵向速度

(下面的变量在图4中示出)：

预测路径的纵向距离

纵向积分步长

预测路径的横向偏移

横向积分步长

Ψ预测路径的车辆偏航角度

ΔΨ车辆偏航角度积分步长

u车辆纵向速度

估算的车辆横向速度

估算的车辆偏航角速度

估算的车辆状态变量