CN118284549A - 用于机动车的自动纵向引导的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于机动车的自动纵向引导的方法。该方法包括：识别在位于前方的路段中是否存在两个转弯，并且如果识别出在位于前方的路段中存在两个转弯，则在驶过两个转弯中的第一个转弯之后将机动车的速度保持在恒定目标速度值，直到到达两个转弯中的第二个转弯。

Description

用于机动车的自动纵向引导的方法和装置

本发明涉及一种用于机动车的尤其是在转弯时的自动纵向引导的方法。此外，本发明还涉及一种被设计为至少部分地执行该方法的控制装置以及分别包括指令的计算机程序和计算机可读存储介质，其在指令由计算机运行时使计算机至少部分地执行所述方法。

由现有技术通常已知可自动影响机动车的横向和/或纵向引导的装置和方法,并且其可通过影响横向和/或纵向引导来自动控制或驾驶机动车通过弯道。

例如，从DE 10 2019 128 910 A1中已知一种用于车辆的驾驶辅助系统。驾驶辅助系统包括识别单元，其被设置为识别即将以转弯行驶从车道驶出的机动；和控制单元，其被设置为基于至少一个路段参数和至少一个车辆参数确定车辆开始滑行的时间点和/或位置，使得车辆的速度在转弯开始时等于第一阈值并且在转弯结束时等于第二阈值，其中第一阈值大于第二阈值。

然而，这种对转弯或弯道的传统预测控制通常具有基本动态性，根据该基本动态性，机动车在经过事件之后、即在经过弯道之后加速。这意味着机动车在驶过弯道之后不管进一步的路线如何都首先(正向)加速，然后必要时在路线中的后续弯道处再次制动。

在具有紧密连续的多个转弯的行驶路段或路线上(例如所谓的U形转弯即为这种情况)，这种加速特性可能会被感觉为过于动态且不可靠。这会向机动车的驾驶员或用户暗示这种情况无法由驾驶辅助系统掌控。

此外，在紧密连续的多个转弯之间的加速会导致能耗增加，这根据机动车的不同驱动类型会导致燃料消耗增加和续航里程减小。

出于该现有技术的背景，本发明的目的在于，提出一种装置和方法，所述装置和方法分别适用于至少克服现有技术的上述缺点。

该任务通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求包含本发明的优选改进方案。

然后通过一种用于机动车的自动纵向引导的方法来实现该任务。

该方法的特征在于，该方法包括识别在位于前方的路段中是否存在两个转弯。

此外，该方法的特征还在于，该方法包括如果识别出在位于前方的路段中存在两个转弯，则在驶过两个转弯中的第一个转弯之后将机动车的速度保持在恒定的目标速度值直到到达两个转弯中的第二个转弯。

换言之，提供了一种用于控制和/或调节自动化机动车的速度的方法。为此，首先检查机动车在位于前方的路段内是否必须经过两个连续弯道或转弯。路段可以具有静态的或始终保持恒定的长度或者根据机动车的速度而变化的长度。如果识别出两个转弯，则以如下方式适配机动车的速度，即避免两个转弯之间的机动车速度提高，如在传统方法中就是这种情况。这意味着，在理想情况下在驶过两个转弯时不需要对机动车的纵向动态进行干预。由此可以避免两个转弯之间的开头所述的加速和随后的减速。这首先有利于机动车的能耗，即通过预测性驾驶方式避免由加速和制动引起的不必要的能耗。然而，这也有利于机动车的用户或驾驶员对机动车的自动驾驶的信任，因为避免了上述加速和制动。

因此，利用该方法可以克服现有技术的上述缺点。

在下文中将详细讨论上述方法的优选改进方案。

对位于前方的路段中是否存在两个转弯的识别可以包括将第一转弯的角度和第二转弯的角度相加以获得总角度。总角度可以与界限值进行比较。如果总角度超过界限值，则可以识别出在位于前方的路段中存在两个转弯。

换言之，为了可以借助于该方法识别出究竟是否存在两个转弯并且之后该方法设定上述恒定目标速度值，首先求取前方转弯的角度并且然后将其相加。在此，各个转弯基本上可以被检测为圆弧。则转弯的角度可以相应于圆弧的中心角。附加地或替代地还可考虑的是，(至少)两个转弯为环岛的一部分。然而，转弯并不限于圆弧或环形道路导向。附加地或替代地，还可考虑的是，两个转弯中的至少一个作为交叉口的一部分出现，即例如在交叉口处向右或向左转弯的范畴中出现，其中道路导向具有例如基本上包围90°内角的弯曲处。然后将如此识别的转弯以及尤其是其中心角或内角相加。然后将两个角度的总和与界限值或阈值相比较。在此，界限值可以是固定或静态的界限值。然而还可考虑的是，界限值例如根据机动车的当前速度动态地变化。

可考虑的是，根据总角度来选择恒定目标速度值。

恒定目标速度值尤其是可以随着总角度值的增大而减小，即如果连续发生两个急弯，则恒定目标速度值可以比在两个较缓的弯道的情况下低。

该方法可以包括：如果识别出在位于前方的路段中存在两个转弯，则在机动车到达第一转弯之前将机动车的速度调节到恒定目标速度值。

换言之，该方法可以通过干预机动车的纵向引导来提早适配机动车的速度或者将其调节和/或控制到恒定目标速度值，使得机动车在到达两个转弯中的第一个转弯之前就已经以恒定目标速度值行驶。由此可以防止在弯道中制动。这是有利的，因为在每次转向机动时轮胎在地面处的摩擦力必须提供必要的向心力。这种垂直于滚动方向的侧面导向力防止机动车在弯道中偏离车道。在沿纵向制动时，轮胎必须附加地传递纵向上的纵向力。这两个力以矢量方式相加成所产生的合力，车道和轮胎的抓地力越大，该合力就越大。然而，在潮湿和光滑的情况下仅可以传递相对较小的力。也就是说，通过在到达第一弯道之前将机动车的速度调节到恒定目标速度值，不仅可以提升机动车的用户对自动驾驶的信心，而且可以实现相对安全的弯道通行。

该方法可以包括：如果识别出在位于前方的路段中存在两个转弯，则在驶过第二转弯时或在驶过第二转弯之后将机动车的速度调节到超过恒定目标速度值的目标速度值。

也就是说，该方法可以在到达第二弯道之后设置机动车的(正的)加速。在此，尤其是可以考虑从第二转弯的顶点处起开始加速。

可以基于地图数据和机动车的规划轨迹来进行对在位于前方的路段中是否存在两个转弯的识别。

例如可以考虑的是，使用安装在机动车中的导航设备的地图数据，其包含关于位于前方的路段的道路导向的信息。轨迹可以包括关于机动车将经过位于前方的路段的哪一部分的信息，即机动车将选择哪条路线。此外，轨迹也可以被称为轨道曲线。轨道曲线以上述方式可以具有弯曲处和/或圆弧，这是为了能够驶过转弯所必要的。可以确定这些弯曲处和圆弧，并且可以使用其内角或中心角来确定是否存在转弯。这可以是以下情况，圆弧或弯曲处的相应角度超过另一预定的界限值或阈值。该界限值也可以是固定的或静态的界限值。然而，还可考虑的是，该界限值例如根据机动车的当前速度而动态地变化。

上述内容可以换言之并且与具体设计方案相关地总结如下。

通过上述方法可以改善对紧密连续转弯的前方道路几何形状的解读，因为可以将至少两个转弯组合成单一事件，例如作为U形转弯。如果在特定的可参数化路段内存在两个转弯并且其转弯角度总和超过可参数化的总角度，则可以识别出这样的事件，例如U形转弯。

然后可以由两个交叉口或转弯的转弯角度的总和来求取必要时可参数化的目标速度。因此，在传统方法中两个转弯分别代表彼此独立地干预机动车的纵向引导或驾驶动态的事件，因此由这两个转弯可以生成一个新的事件。

在此，以这种方式生成的新事件可以具有两个相继到达的目标点。两个目标点中的第一个可以位于第一转弯之前的必要时可参数化的距离处，从该第一目标点开始可以降低车辆速度，使得可以在对纵向动态没有(驾驶员)干预的情况下驶过两个转弯。然后，可以保持目标速度直到两个目标点中的第二个，这也将附加地使得驾驶员能够及时将先行权让给横向交通。在此，两个目标点中的第二个可以位于第二交叉口的位置处。

此外，还提供了一种控制装置。该控制装置的特征在于，该控制装置被设计为至少部分地执行上述方法。

控制装置可以是驾驶辅助系统的一部分或者代表驾驶辅助系统。控制装置例如可以是电子控制单元(ECU)。电子控制单元可以是智能处理器控制单元，其可以通过中央网关(CGW)与其他模块通信并且通过现场总线(例如CAN总线、LIN总线、MOST总线和FlexRay)或通过汽车以太网与远程信息处理控制单元共同构成车载电网。电子控制单元可以控制与机动车的驾驶行为相关的功能，例如发动机控制、动力传输、制动系统或轮胎压力监测系统。此外，所有驾驶员辅助系统，如停车辅助、自适应巡航控制、车道保持辅助、变道辅助、交通标志识别、灯光信号识别、启动辅助、夜视辅助、路口辅助等都可以由电子控制单元控制。

可设想的是，控制装置连接到纵向引导调节单元，其可以基于从控制装置接收的控制信号使得能够对机动车速度进行自动干预。该纵向引导调节单元也可以被称为巡航控制。纵向引导调节单元可以具有位置调节，即其可以被设计为基于从控制装置接收的控制信号将机动车在必要时可参数化的位置处的速度和可能的加速度设定为目标速度值。此外，控制装置和/或纵向引导调节单元还可以连接至导航系统，其可以将尤其是分段形式的前方地图属性及其特征传输至纵向引导调节单元或控制装置。控制装置可以被设计为能够基于数字地图中的事件(例如弯道、环岛、转弯和/或交通灯等)自动做出反应，即能够干预机动车的纵向和/或横向引导。

前文参考方法说明的内容也类似地适用于控制装置，反之亦然。

此外，还提供了一种自动化的机动车。自动化的机动车的特征在于，该机动车具有上述的控制装置。

该机动车可以是汽车。自动化机动车被设计为在机动车的自动驾驶期间至少部分地和/或暂时地接管纵向引导并且必要时接管横向引导。自动驾驶可以如下进行，即(在很大程度上)自主地进行机动车的前进运动。

机动车可以是具有自主级别1的机动车，即具有辅助驾驶员操作车辆的某些驾驶员辅助系统，例如自适应巡航控制(ACC)。

机动车可以是具有自主级别2的机动车，即可部分自动化为使得诸如自动泊车、车道保持或横向引导、一般纵向引导、加速和/或制动等功能由驾驶员辅助系统接管。

机动车可以是具有自主级别3的机动车，即可有条件地自动化为使得驾驶员不必持续监控车辆系统。机动车独立执行诸如触发转向灯、变换车道和/或保持车道等功能。驾驶员可以将注意力转移到其他事情上，但在必要时系统会请求驾驶员在预警期内接管驾驶。

机动车可以是具有自主级别4的机动车，即可高度自动化为使得车辆的引导持久地由车辆系统接管。如果系统无法再处理驾驶任务，可请求驾驶员接管驾驶。

机动车可以是具有自主级别5的机动车，即可完全自动化为使得不需要驾驶员来完成驾驶任务。除了设定目标和启动系统之外，不需要人为干预。机动车可以在没有方向盘和踏板的情况下行驶。

前文参考方法和控制装置所述的内容也类似地适用于机动车，反之亦然。

此外，还提供了计算机程序。该计算机程序的特征在于，其包括指令，该指令在由计算机运行该指令时安排该计算机至少部分地执行上述方法。

计算机程序的程序代码可以存在于任意代码中，尤其是适用于机动车的控制的代码中。

此外，还提供了一种计算机可读的存储介质。该计算机可读的存储介质的特征在于，其包括指令，该指令在由计算机运行该程序时安排该计算机至少部分地执行上述方法。

也就是说，还可以提供包括如上所定义的计算机程序的计算机可读介质。计算机可读介质可以为任意数字数据存储设备，例如USB记忆棒、硬盘、CD-ROM、SD卡或SSD卡。计算机程序不一定必须存储在这样的计算机可读介质上来供驾驶员使用，而是还可以通过互联网或其他方式从外部获得。

上文参照方法、控制装置和自动化机动车所述的内容也类似地适用于计算机程序和计算机可读的存储介质，反之亦然。

下面参考图1至图4说明实施方式。

图1示意性地示出了具有控制装置的机动车，该控制装置被设计为执行用于机动车的自动纵向引导的方法，

图2示意性地示出了用于机动车的自动纵向引导的方法的流程图，

图3示意性且示例性地示出了具有两个转弯的位于前方的路段，并且

图4示意性且示例性地示出了根据图2中的方法控制的机动车在驶过图3中的两个转弯时的速度曲线。

图1以示意性侧视图示出了自动化机动车1，其中机动车1具有控制单元2，其与机动车的导航系统3和速度调节设备4连接。

控制单元2、导航系统3和速度调节设备4共同形成驾驶辅助系统，其被设计为执行用于机动车1的自动纵向引导的方法。

从图2中可看出，用于机动车1的自动纵向引导的方法基本上具有三个步骤S1、S2、S3。

在该方法的第一步骤S1中，控制单元2从导航系统3接收关于位于前方的路段的地图数据6，其中在地图数据6中包含机动车1的轨迹或规划路线5。该轨迹5在图3的地图数据6中以箭头示出。

在该方法的第二步骤S2中，识别在位于前方的路段中是否存在两个转弯7、8。如图3中所示，沿着机动车1的轨迹5存在两个连续的转弯7、8，其分别具有90°的中心角。

由控制单元2基于地图数据6和轨迹5执行的对两个转弯7、8的识别包括将第一转弯7的角度和第二转弯8的角度相加，以由此获得总角度。因此，总角度在此为180°。将该总角度与至少一个界限值进行比较，当前与保存在(未示出的)数据库中的多个预定的界限值进行比较。每个界限值都分配有特定的事件，例如在本情况下涉及到U形转弯的事件。U形转弯的界限值例如可以为170°。由于总角度超过了界限值，因此控制单元3识别出在位于前方的路段中存在两个转弯7、8，这两个转弯可以配属给U形转弯的事件。

在方法的第三步骤S3中，由于在方法的第二步骤S2中已识别出在位于前方的路段中存在两个转弯7、8，因此控制单元2向速度调节设备4输出控制信号。

该控制信号引起速度调节设备4进行对机动车1的纵向动态的干预，更准确地说，根据机动车1的位置适配其速度，如图4中详细所示。

在图4中示出了也被称为目标速度值的目标速度值9取决于机动车2相对于两个转弯7、8的位置P。因此，在图4中的图表的纵轴上绘制了速度V，在横轴上绘制了位置P。

如图3和图4综合所示，控制信号引起速度调节设备4降低目标速度值9，直到达到恒定的目标速度值。在此，速度调节设备4降低目标速度值9，使得在仍然位于第一转弯7之前的第一目标点10处达到恒定的目标速度值。这意味着，借助于速度调节设备4在机动车1到达第一转弯7之前将机动车1的速度调节到恒定的目标速度值。然后，速度调节设备4保持目标速度值9恒定，直到到达位于第二转弯8中的第二目标点11，使得机动车1的速度即使在驶过第一转弯7之后直到达到第二转弯8都保持恒定。这与已知的方法有显著的区别，在已知的方法中两个转弯7、8之间的目标速度值12会增大，因为控制单元在传统上将两个转弯8、7中的每一个都视为独立的事件。因此，根据本方法防止了这种中间加速和减速。由控制装置2根据上述两个转弯7、8的总角度来选择恒定的目标速度值。在到达第二目标点11时，通过速度调节设备4提高目标速度值9，使得车辆1加速。因此，在驶过第二转弯11时(或者必要时也在其之后，但此处未示出)将机动车1的速度设置为超过恒定目标速度值的目标速度值。

附图标记列表

1机动车

2控制装置

3导航系统

4速度调节设备

5轨迹

6地图数据

7第一转弯

8第二转弯

9目标速度值

10 第一目标点

11 第二目标点

12 传统目标速度值

P位置

S1-S3方法的步骤

V速度

Claims (10)

1.一种用于机动车(1)的自动纵向引导的方法，其特征在于，所述方法包括：

-识别(S2)在位于前方的路段中是否存在两个转弯(7、8)，并且

-如果识别出在所述位于前方的路段中存在两个转弯(7、8)，则在驶过所述两个转弯(7、8)中的第一个转弯之后将所述机动车(1)的速度保持(S3)在恒定目标速度值(9)，直到到达所述两个转弯(7、8)中的第二个转弯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述位于前方的路段中是否存在两个转弯(7、8)的所述识别(S2)包括：

-将所述第一转弯(7)的角度和所述第二转弯(8)的角度相加，以获得总角度，

-将所述总角度与界限值进行比较，并且

-如果所述总角度超过所述界限值，则识别出在所述位于前方的路段中存在两个转弯(7、8)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述总角度来选择所述恒定目标速度值(9)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

-如果识别出在所述位于前方的路段中存在两个转弯(7、8)，则在所述机动车(1)到达所述第一转弯(7)之前将所述机动车(1)的速度调节到所述恒定目标速度值(9)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

-如果识别出在所述位于前方的路段中存在两个转弯(7、8)，则在驶过所述第二转弯(8)时或在驶过所述第二转弯(8)后将所述机动车(1)的速度调节到超过所述恒定目标速度值(9)的目标速度值(9)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，基于地图数据(6)和所述机动车(1)的规划轨迹(5)来进行对在位于前方的路段中是否存在两个转弯(7、8)的所述识别。

7.一种控制装置(2)，其特征在于，所述控制装置(2)被设计为执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

8.一种自动化的机动车(1)，其特征在于，所述机动车(1)具有根据权利要求7所述的控制装置(2)。

9.一种计算机程序，其特征在于，所述计算机程序包括指令，所述指令在由计算机运行所述程序时安排所述计算机执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质包括指令，所述指令在由计算机运行时安排所述计算机执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。