[发明专利]车辆控制系统及控制车辆运动的控制方法

权利要求书

1.一种车辆的控制系统，该控制系统用于控制在与一组移动物体共享的道路上行驶的车辆的运动，该控制系统包括：

存储器，该存储器存储限定了所述车辆在行驶的道路上的横向位移的一组平衡点，并且存储与所述一组平衡点相对应的所述车辆的横向动力学的状态的区域的集合，其中横向动力学的每个状态包括横向位移、所述横向位移的变化率、横向方位和所述横向方位的变化率，其中每个区域限定了针对所述车辆的不同速度所确定的横向动力学的所述状态的控制不变集合，使得在针对速度所确定的区域内具有状态的所述车辆能够在以所述速度移动的同时在所述区域内维持其状态，其中每个区域包括相应平衡点并与至少一个相邻区域相交，并且其中每个平衡点与针对不同速度所确定的一个或更多个区域相关联；

至少一个传感器，所述至少一个传感器生成时间系列信号，该时间系列信号指示在与所述车辆共享的道路上的所述一组移动物体中的每个物体的运动轨迹；

碰撞检测器，该碰撞检测器在时程内的控制的每个时间步长处至少一个物体的运动轨迹与由在控制的所述时间步长处所述车辆的纵向位移和针对第一速度所确定的每个区域的横向位移的值的范围所限定的空间相交时，检测在控制的所述时间步长处所述区域与所述至少一个物体的碰撞，以产生指示在控制的不同时间步长处的无碰撞区域的数据结构；

路径规划器，该路径规划器确定限定了区域的无碰撞序列的时间序列，以产生在并集内连接初始位移和目标位移的轨迹，所述区域的无碰撞序列形成在空间和时间上将包括所述初始位移的区域与包括所述目标位移的区域连接起来的区域的所述并集；以及

控制器，该控制器用于根据所述轨迹控制所述车辆。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述路径规划器未能确定限定针对所述第一速度而确定的区域的无碰撞序列的所述时间序列时，所述碰撞检测器检测针对第二速度而确定的每个区域的碰撞，并且其中，所述路径规划器确定针对所述第二速度所确定的区域的所述无碰撞序列，以控制所述车辆。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述碰撞检测器通过所述速度的不同值进行迭代，直到找到所述速度的针对其确定的区域的无碰撞序列的值。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一速度是所述车辆的当前速度。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，针对表示所述车辆的当前位移的平衡点而确定的区域覆盖包括所述第一速度和所述第二速度的速度的序列。

6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述碰撞检测器通过计算以所述第一速度移动的所述车辆的未来状态来确定相对于所述第一速度的障碍物位置，并且通过基于所述第一速度和所述第二速度之间的差，调整以所述第一速度移动的所述车辆的未来状态来确定相对于所述第二速度的障碍物位置。

7.根据权利要求2所述的系统，其中，选择用于确定区域的速度，使得在相似的横向位移处与不同速度对应的区域针对至少一个速度而交叠。

8.根据权利要求2所述的系统，其中，从对应于速度限制的最大速度开始，以降序迭代地测试所述速度。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述存储器存储指示状态转移图的数据结构，所述状态转移图限定了在不考虑障碍物的情况下针对相同速度和不同速度而确定的、针对控制的不同时间步长的区域之间的可能转移，并且其中所述碰撞检测器响应于检测到所述障碍物而使所述图中的至少一些转移无效，以形成指示所述无碰撞区域的所述数据结构，并且其中所述路径规划器搜索所述图中的有效转移以找到所述区域的并集。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，指示所述状态转移图的所述数据结构包括上块对角矩阵。