辅助机动车的驾驶员的方法、输出装置、控制器和机动车

文档序号:1930585 发布日期:2021-12-07 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 辅助机动车的驾驶员的方法、输出装置、控制器和机动车 (Method for assisting a driver of a motor vehicle, output device, controller and motor vehicle ) 是由 M·O·赫夫林 M·沃赫勒 于 2021-06-03 设计创作,主要内容包括:本发明提出一种用于辅助车辆(10)的驾驶员的方法,所述方法包括学习阶段,在所述学习阶段中实施行驶机动动作,在所述行驶机动动作时,驾驶员手动地使所述车辆转向,其中,所述车辆(10)从第一起始位置(20)沿着第一轨迹(45)被带到目标位置(30)中,其中,存储关于所述第一轨迹(45)的信息,其特征在于,在所述学习阶段期间定期地感测所述车辆(10)的当前转向角度,并且将所述当前转向角度与预先确定的转向角度极值进行比较,其中,如果所述当前转向角度与所述极限转向角度之间的差低于预先确定的极值,则向所述车辆(10)的驾驶员输出通知,并且其中,如果所述当前转向角度达到或超过所述极限转向角度,则所述学习阶段中断或所述学习阶段重新开始,和/或适配所述第一轨迹(45)和/或适配所述起始位置(20)。本发明还设计一种输出装置、控制器和机动车。(The invention proposes a method for assisting a driver of a vehicle (10), comprising a learning phase in which a driving maneuver is implemented, at which the driver manually steers the vehicle, wherein the vehicle (10) is brought from a first starting position (20) into a target position (30) along a first trajectory (45), wherein information about the first trajectory (45) is stored, characterized in that a current steering angle of the vehicle (10) is periodically sensed during the learning phase and compared with a predetermined steering angle extreme value, wherein a notification is output to the driver of the vehicle (10) if a difference between the current steering angle and the extreme steering angle is below a predetermined extreme value, and wherein, -if the current steering angle reaches or exceeds the limit steering angle, the learning phase is interrupted or the learning phase is restarted, and/or the first trajectory (45) is adapted and/or the starting position (20) is adapted. The invention also provides an output device, a controller and a motor vehicle.)

辅助机动车的驾驶员的方法、输出装置、控制器和机动车

技术领域

本发明涉及一种用于在实施行驶机动动作时辅助机动车的驾驶员的方法。本发明还涉及一种能实施这种方法的计算机程序产品。本发明还涉及一种能够实施用于辅助机动车的驾驶员的方法的控制器,以及一种包括该控制器的机动车。

背景技术

半自动泊车系统已经批量生产了若干年:驾驶员沿着停车位驾驶车辆,泊车系统借助侧面安装的传感器(例如超声波传感器)辨识空闲的泊车位。驾驶员停车并且切入倒档,泊车系统接管对方向盘的控制并且控制车辆进入到泊车位中。驾驶员必须自己踩油门和踩刹车。该原理的扩展是驾驶员不再必需自行踩油门和踩刹车的系统。泊车系统也可以接管这一点,例如通过直接介入车辆的纵向引导促动装置(制动器、发动机控制装置)。完全自动地控制车辆泊入到停车位中。

此外,已知这样的系统,在该系统中,仅一次性地学习,确定的停车位位于哪里,例如家用车库。紧接着学习过程,驾驶员必须将车辆带到先前学习过的停车位置或目标位置附近。该泊车系统识别出,在存储器中存在到目标停车位的、经学习的轨迹。如果驾驶员激活泊车功能,则系统会自主识别相对于目标位置的当前位置,并且使车辆从当前位置全自动或部分自动地运动至学习过的停车位置或者说目标位置。这种系统在现有技术中也以术语“自动的车库停车”或“家庭区域”已知。

因此,DE 10 2012 008 858 A1描述了一种用于实施机动车的自主泊车过程的方法,其中,在位于机动车外部的操作者与机动车之间存在通信连接,通过该通信连接能传递至少一个用于激活机动车的自主泊车过程的指令,其中,在机动车的自动化泊车过程开始之前,机动车的目标位置和/或最后驶过的轨迹被存储在对此合适的装置中,并且在首次激活自主泊车过程之后,机动车根据存储在装置中的数据从起始位置起自主地实施泊车过程。由机动车的乘员确定目标位置可以以有利的方式例如通过驾驶员首先驶向目标位置并且该目标位置被保存在系统中来实现。

为了实现这种功能,在驶过先前存储的轨迹期间借助转向调节器尝试尽可能精确地跟随所存储的轨迹,例如其方式是,由自动转向装置调设出所存储的转向角度。如果在学习阶段期间由驾驶员已经使用了非常大的转向角度或最大可能转向角度,则在此可能以较大调节偏差的形式出现问题。尤其当至少对于部分行驶机动动作仅少量空间可供使用,使得需要大转向角度时,可能发生这种情况。对于精确调节,必须能实现相对于目标转向角度不但更小而且更大的转向角度。然而,如果最大转向角度或非常大的转向角度已被存储为目标转向角度时,这是不可能的。这样的后果可能是调节偏差,使得不能精确地驶过所存储的轨迹并且必须中断被辅助的行驶机动动作。

此外,基于“训练和再现”方案的新型自动化泊车系统被用作促动器,通常尤其是电动转向装置。该电动转向装置(EPS,Electric Power Steering)在自动化泊车过程期间提供所请求的(所希望的)转向(方向盘)角度。所请求的转向角基本上取决于在学习阶段(训练)期间通过驾驶员调设的转向角度。为了确保由驾驶员训练的机动动作的可再现性,必须在训练期间确保驾驶员仅使用可再现的转向角度。已知使用所谓的“限制模式”来进行限制,该限制模式通过在方向盘上设定反向力矩向驾驶员输出信号:即达到或很快达到使用该系统的最大转向角。

DE 10 2004 054 437 B4公开了,在实施全自动的或半自动的泊车过程的方面,转向角度在泊车机动动作期间如何改变。尤其,与驾驶员实施方向盘运动的半自动化泊车过程方面,通过触觉的、视觉的或听觉的信息告知驾驶员:他应如何使方向盘运动,以便从现实存在的实际转向角度进入到应有转向角度的方向。

DE 10 2018 130 937 A1在尤其用于泊车过程的学习过程方面公开了,在转向过程期间由驾驶员实施的转向运动是不明智的或者说在自动化的驾驶运行期间应尽可能避免由驾驶员实施的转向运动。

发明内容

根据本发明,提出,在尤其用于行驶机动动作或泊车机动动作的学习阶段期间(该学习阶段被用作接下来的部分自动的或全自动的行驶机动动作的基础),通过听觉的、触觉的或视觉的显示向驾驶员发出关于“当前所调设的转向角度接近预给定的临界转向角度”的信号。如果转向角度仍保持临界或继续接近极限,则学习阶段中断。所说明的方法尤其用于,接下来在基于学习阶段期间所存储的转向角度所实施的部分自动化或全自动化的行驶机动动作中通过以下方式实现改进的结果,即在转向角度方面始终还存在足够的“余量”,以便必要时能够补偿在学习阶段期间未出现的因素。

提出了一种用于辅助车辆的驾驶员的方法,该方法包括学习阶段,在该学习阶段中,例如在由驾驶员激活学习阶段之后,由驾驶员实施行驶机动动作,在该行驶机动动作中,车辆被手动地从第一起始位置沿着第一轨迹带到目标位置中。在此,存储关于第一起始位置的信息和关于第一轨迹的信息。根据本发明,在学习阶段期间定期地感测车辆的当前转向角度并且将该当前转向角度与预先确定的转向角度极值相比较。如果当前转向角度相距转向角度极值低于一确定的间距,则向车辆的驾驶员输出通知。如果当前转向角度达到或超过转向角度极值,则学习阶段中断或重新开始和/或适配所存储的第一轨迹和/或适配起始位置。在此,可以针对每个转向方向预给定单独的转向角度极值。可以与左侧转向角度极值的量值相同或不同地预给定右侧转向角度极值的量值。在向左转向时,与左侧转向角度极值进行比较;在向右转向时,与右侧转向角度极值进行比较。在此,转向角度尤其应理解为,在方向盘上能由驾驶员调设的角度,该角度也被称为方向盘角度或方向盘转向角度。

例如,本发明可以使用在所谓的家庭区域停车系统中或在辅助所谓的撤销机动动作的倒车辅助系统中。在家庭区域停车系统中,可以通过该系统部分自动化或全自动化地实施重复的泊车机动动作,例如泊入到家用车库中。在撤销机动动作时,先前实施的行驶机动动作部分自动化地或全自动化地撤回。

本发明还涉及一种用于车辆的电子控制器,该电子控制器包括存储装置和控制装置,所述控制装置与车辆的其它部件连接,其中,该控制器设置为用于实施根据本发明的方法。

本发明还涉及一种车辆的输出装置,该输出装置构造为用于按照本发明的方法向车辆的驾驶员输出通知,并且该输出装置尤其具有用于输出听觉信号的器件和/或用于输出视觉信号的器件和/或用于输出触觉信号的器件。

本发明还涉及一种车辆,该车辆包括本发明的输出装置和本发明的这类控制器。

在本发明的一个优选实施方式中,该方法还包括实施阶段,其中,如果识别出车辆位于第二起始位置处,所述第二起始位置虽然可能不同于第一起始位置但仍位于靠近第一起始位置的区域中,则给驾驶员提供用于激活辅助功能的可能性。在激活辅助功能之后,基于在学习阶段期间所存储的信息实施沿着第二轨迹从第二起始位置到目标位置的、被辅助的、尤其部分自动的或全自动的行驶机动动作。优选,在此,可以确定第二起始位置和第一起始位置之间的偏移,并且可以根据所存储的第一轨迹走向和所确定的偏移计算出必须对第一轨迹进行的校正,以便确定从第二起始位置延伸到目标位置的第二轨迹的走向。为了激活被辅助的行驶机动动作,即引发实施阶段,不需要车辆精确地位于学习阶段起始的第一起始位置处。替代于此地,识别出车辆位于第一起始位置的区域中的第二起始位置处,换言之,离所存储的第一起始位置不超过例如约2m。该识别例如可以基于感测和比较由环境传感装置感测到的周围环境数据中的表征性特征以及基于与所存储的、关于第一起始位置的信息的比较来进行。附加地,可以有利地感测导航数据或卫星导航数据并将所述导航数据用于车辆的定位。

例如,可以借助车辆的环境传感装置来感测关于第一起始位置和/或第二起始位置的信息。

在本发明的方法的一个优选实施方式中,识别车辆是否位于第一起始位置的区域中,其方式是,将当前位置信息中的车辆周围环境的表征性特征与所存储的信息中的特征进行比较。此外,关于车辆的第一和第二起始位置的信息和/或关于当前位置的信息还可以包括导航数据,所述导航数据尤其基于卫星导航系统(GNSS)(例如GPS、格洛纳斯和/或伽利略)的数据。

例如,可以根据在被辅助的行驶机动动作期间所感测的周围环境数据来实施车辆反应、尤其是避免碰撞的车辆反应。换言之,环境感测可以在实施阶段期间持久地是激活的并且感测与车辆的车道相交并可能引起碰撞的、尤其运动的对象。如果识别到这种对象,则例如可以中断全自动的或部分自动的行驶机动动作,直至通过环境传感装置识别到不再存在碰撞危险。

例如,所述目标位置可以是停车位。例如可以设置,在实施阶段期间通过环境传感装置识别到不能到达原始的目标位置的情况下(例如因为相应的停车位被占用),则通过环境传感装置识别在目标位置附近的替代的停车位,并且基于通过车辆的环境传感装置所感测的周围环境信息完成行驶机动动作,其方式是,泊入到替代的停车位中。

然而,在此,本发明的方法不限于泊车过程。也能想到的行驶机动动作包括:驶过例如在驶入口中或庭院中的狭窄部位,或在不能看清的周围环境中的转弯机动动作或撤销之前实施的行驶机动动作。本领域技术人员可以容易地将本发明的原理应用于大量其它的行驶状况。

因此,本发明尤其设置一种用于被辅助地实施从起始位置到目标位置中的行驶机动动作的方法,例如被辅助地实施车辆到预给定的停车位中的泊车机动动作的方法。在此,目标位置由驾驶员预给定,其方式是:在学习阶段期间,在手动控制的情况下一次性驶过预给定的起始位置和目标位置之间的轨迹曲线(Bahnkurve)。

在实施阶段期间,可以根据在驶过第一轨迹期间车辆方向盘实际选取的转向角度变化过程借助转向调节器自动地调设车辆在驶过第二轨迹期间所占据的转向角度变化过程。在此,“部分自动地实施的行驶机动动作”应理解为,车辆自行承担转向,即横向调节,而驾驶员按照预给定仅加速和制动,即实施纵向调节。在全自动实施的行驶机动动作中,不但车辆的纵向调节、而且横向调节都自动地进行。具有这种功能的车辆由现有技术充分已知并且在此不应再详细描述。

根据本发明,在学习阶段期间定期地感测车辆的当前转向角度,并将该当前转向角度与预先确定的转向角度极值进行比较。在此,例如可以求得当前转向角度的量值与极限转向角度的量值之间的差。在这种情况下,该差相当于所述间距。

能想到用于该间距的其它度量。积分方法尤其适合,例如随驶过的路程对低于安全距离进行累计(:中文断句)并且与预给定的总和阈值进行比较。

如果当前转向角度距离预先确定的转向角度极值低于一确定的间距,即距离小于预给定的极值,则向车辆的驾驶员发出通知。如果当前转向角度达到或超过转向角度极值,则学习阶段中断。例如,转向角度极值具有比最大转向角度的量值小5°至20°的值。最大的、能手动调设的转向角度随车辆类型变化。常见的是约为-580°至+580°的值。

可以通过输出听觉信号和/或视觉信号和/或触觉信号来通知驾驶员。尤其,该通知借助车辆的人机界面(HMI,Human-Machine-Interface)进行。

给驾驶员的通知尤其包括听觉信号,该听觉信号包括当前转向角度和极限转向角度之间的差与警告音调的或警告音调串的重复频率和/或音调高度的连续或离散的对应关系。在此,例如,声学的通知可以通过安装在车辆中的、作为用于输出听觉信号的器件的发声器进行。

替代地或附加地,给驾驶员的通知包括视觉信号,该视觉信号通过光信号的颜色和/或强度和/或脉冲频率来描述当前转向角度和极限转向角度之间的差。这样的视觉的通知例如可以通过组合仪表中的、平视显示器中的、中央控制台中的作为用于输出视觉信号的器件的显示元件或车辆中的作为用于输出视觉信号的器件的其它显示器来进行。也可以使用位于车辆内室中的其它光源(例如多功能方向盘上的按键的背景照明、氛围灯,等)。

替代地或附加地,视觉信号通过使用符号和/或象形图和/或文本描述当前转向角度和极限转向角度之间的差。例如,可以在车辆的显示器上示出带有彩色背景的方向盘符号和/或使用交通信号灯概念,其中,绿色表示可接受的转向角度,黄色表示转向角度与预先确定的极限转向角度的间距低于极值,红色表示等于或大于极限转向角度的转向角度。

替代地或附加地,给驾驶员的通知包括触觉信号,该触觉信号描述当前转向角度和极限转向角度之间的差与尤其方向盘的或驾驶员座椅的振动的重复频率和/或强度和/或关于制动冲击的重复频率和/或强度,即车辆的非常短的、对后面跟随的交通来说无危险的制动的连续或离散的对应关系。为此,例如可以在方向盘中和/或驾驶员座椅中和/或制动系统中设置用于输出触觉信号的相应器件。

所说明的通知的任意组合也是可行的。用于警告的极限和用于中断学习阶段的极限,即极限转向角度和当前转向角度与极限转向角度之间的间距的极值(自该极值起进行通知),基本上可以自由地选择并且能适配于车辆或参与的系统(例如EPS)的物理极限以及应适配于例如有助于用户体验的个性化要求。

借助本发明的方法,以有利的方式实现,在自动化地驶过由驾驶员确定的轨迹时实现车辆的位置和定向调节的更好的精度。尤其,当行驶机动动作处于通常需要调设较大转向角度的“狭窄”状况中时。恰好这种在具有少量用于进行机动动作的空间的状况中强制性地需要高精度,因为与所存储的轨迹的小偏差就已可能导致碰撞或被辅助的行驶机动动作的中断。因此,通过本发明的构型整体上提高了功能的可应用性,因为由于提高的精度避免了频繁的中断或甚至碰撞。

此外,可以省去对达到转向角度极值时在方向盘上的反向力矩的设定。替代地,可以在学习阶段中实现反向力矩或实际限制可调设的转向角度。

因此,本发明描述了一种使用在驾驶员辅助系统中的、用于视觉地、听觉地或触觉地通知驾驶员的方法和系统,该方法和系统基于重新驶过先前学习过的轨迹。根据本发明,在学习阶段(训练)期间通知驾驶员:当前由他设定的转向角度接近极值。转向角度的极值遵循以在实施阶段中的最大可再现极限,但也可以更严格地设计。在训练中遵守这些极值对于实施阶段的成功和工作能力是重要的。在此,这种通知可以补充或替代(在限制模式中)通过EPS对转向角度的限制。

通过该通知可以确保,在实施阶段中可以以高的轨迹忠实度驶过所存储的轨迹。此外,可以将转向角度极值设计得比EPS的物理限制更严格。由此,在实施阶段中尤其可以有较大的调节参量余量可供使用。由此能附加地改善实施阶段中的轨迹忠实度。

附图说明

图1示意性地示出在泊车时在应用本发明的方法时的学习阶段;

图2示意性地示出根据本发明的方法的实施阶段;

图3示出具有控制器的车辆,该控制器构造为用于实施本发明的方法;

图4示出在本发明的可能的实施方式的范畴中的视觉通知的示例。

具体实施方式

参照附图详细地描述本发明的实施方式。

在下面对本发明的实施例的说明中,相同的元件用相同的附图标记标明,其中,必要时省去对这些元件的重复说明。附图仅示意性地示出本发明的内容。

在附图中示出本发明的方法的实施方式。在该示例中,被辅助的行驶机动动作是到横向停车空位中的泊车过程。

图1以俯视图示意性地示出一种行驶状况。示出用于辅助所示出的车辆10的驾驶员的本发明方法的学习阶段。车辆10位于第一起始位置20处。驾驶员现在可以激活学习阶段并且手动地控制车辆10沿着轨迹45到目标位置30,即其方式是该驾驶员自己接管车辆的纵向和横向引导。根据本发明,首先感测关于起始位置20的信息。为此,车辆在该示例中具有环境传感器12,该环境传感器例如可以构造为超声波传感器或摄像机系统。关于第一起始位置20的信息例如被感测为图像数据和/或距离数据并且被存储在车辆的(未示出的)控制器中的存储单元中。附加或替代于借助环境传感器12感测到的环境信息,也可以感测和存储关于第一起始位置20的地点信息,例如布置在车辆中的相应的定位系统的GPS坐标。

所实施的行驶机动动作,即轨迹45,在行驶到目标位置30的期间被感测并且被存储在车辆的(未示出的)控制器中的存储单元中。根据本发明,如果当前的、手动调设的转向角度距离转向角度极值一定间距,则向车辆的驾驶员输出通知。如果达到或超过转向角度极值,则学习阶段中断。例如,可以分别根据所涉及的车辆类型将比最大转向角度的量值小5°至20°的值预设为学习阶段中断时的转向角度极值。如果当前由驾驶员调设的转向角度为距该转向角度极值小于一确定间距值的值,则例如可以在车辆中的显示器上进行输出,作为警告。例如,可以向驾驶员显现不同颜色的符号,这在图4中示例性地示出。替代地或附加地,可以输出听觉信号和/或另外的视觉信号和/或触觉信号。

在图2中示出紧接着学习阶段的实施阶段。车辆10在较晚的时间点返回到第一起始位置20的区域中并位于第二起始位置20'处,该第二起始位置相对于第一起始位置20具有横向偏移d。通过将当前由环境传感器12感测到的周围环境信息与关于第一起始位置20存储的信息进行比较,识别出车辆10位于第一起始位置20的区域中,即在第一起始位置的附近,即在例如至多约2m的附近以内。现在,为驾驶员提供激活用于行驶机动动作的辅助功能的可能性。

如果驾驶员激活了辅助功能,则可以自动地实施先前在学习阶段中所存储的、用于将车辆10带到目标位置30中的行驶机动动作。为此,车辆10被部分自动或完全自动地控制从第二起始位置20'沿着轨迹45',所述轨迹基于在学习阶段期间存储的轨迹45和第一起始位置20与第二起始位置20'之间的偏移d计算出。车辆10被沿着轨迹45'引导。在此,也能调节为接近(比确定的间距值更接近)学习阶段中所使用的转向角度极值的转向角度。

在图3中示意性地示出构造为乘用车的车辆10,该车辆设置为用于实施根据本发明的方法。所示出的车辆具有多个不同的环境传感器12,这些环境传感器例如构造为超声波传感器和/或摄像机系统,以及所述车辆具有至少一个用于感测当前转向角度的感测装置13,例如转向角度传感器。车辆10包括具有存储装置70和控制装置75的控制器60,所述控制装置与车辆10的其它部件如转向装置90和驱动系80以及与车辆10的电子助力转向装置(EPS)系统95连接。车辆还包括用于输出听觉信号、视觉信号和触觉信号的器件82、83、84。控制器60接收环境传感器12的测量数据并将所述测量数据处理为环境信息。在学习阶段期间,借助转向角度传感器连续感测由驾驶员调设的转向角度,并将该转向角度与保存在存储装置70中的极限转向角度比较,并且确定间距值,即当前转向角度的量值与极限转向角度的量值之间的差。如果间距值太小,即小于确定的极值,则控制器60构造为用于操控器件82、83、84中的一个或多个器件,使得所述器件向车辆的驾驶员输出通知。附加地,通过EPS系统95可以限制在学习阶段期间所调设的转向角度。本发明不但能够使用在具有前桥转向的车辆中,而且可以使用在后桥转向的车辆中。

例如,用于输出听觉信号的第一器件82包括在车辆10的内室中的扬声器。用于输出视觉信号的第二器件83例如包括在驾驶员的视野中的显示装置,例如屏幕或平视显示器。替代地或附加地,用于输出视觉信号的器件83可以包括在车辆内室中和/或方向盘上的一个或多个发光器件。用于输出触觉信号的第三器件84例如包括进行振动的元件,该进行振动的元件例如集成在方向盘中和/或驾驶员座椅的座椅面中。

图4示出根据本发明的一个优选实施例对驾驶员进行通知的示图。

一旦驾驶员想要开始学习阶段并且例如通过激活菜单、通过选择HMI钮或通过操纵按钮来激活该功能,则在图4中所示的、通过HMI(人机界面)进行的通知就开始。如果驾驶员在开始时刻已经将转向角度设定得过大,则不能实现学习阶段,并且该驾驶员会得到关于“已超过转向角度极值”的通知。如果转向角度在允许的范围内,即,如果当前转向角度在量值方面小于极限转向角度,则可以开始学习阶段。例如,驾驶员利用该系统训练泊车机动动作,并且在此(视待行驶路径而定地)连续地改变转向角度。如果转向角度现在接近预给定的转向角度极值,则系统开始关于该接近的通知。在此,该通知表明,转向角度的进一步增大将导致学习阶段中断。如果驾驶员将该转向角度减小到临界值以下,则该警告会再次消失。

在图4中所示出的示例中,在轨迹45开始时,转向角度不临界并且用于通知的系统不输出警告或向驾驶员发出一切正常的信息(例如通过显示绿色的方向盘符号17)。在现在较强烈弯曲的轨迹45的进一步走向中,由驾驶员所调设的转向角度提高,并且该系统开始第一警告(橙色的方向盘符号17')开始。在急剧的弯道的区域中,驾驶员必须设定非常大的转向角度,系统现在通知驾驶员“转向角度的进一步提高将导致该系统的中断(红色的方向盘符号17”)。如果转向角度不进一步提高,则训练可以继续进行,并且在转向角度进一步降低时不再显示警告(绿色的方向盘符号17)。

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