對超過lcc的轉向轉矩限制的預先警報的制作方法
【專利摘要】一種方法，當車道保持和/或車道定中系統在車輛到達曲線之前以當前速度不能夠越過小半徑曲線時，所述方法用于向車輛駕駛員提供警告。所述方法在未來以預定的采樣時間數獲取車道信息，以及為所述車輛生成期望路線。所述方法也獲取車輛運動信息，以及基于所述期望路線和所述車輛運動為所述車輛確定轉向角度，而使所述車輛追蹤所述期望路線。所述方法為每一個轉向角度確定轉向轉矩，以及確定任何轉向轉矩是否超過所述預定的轉矩限制。如果在要求所述車道保持系統提供轉矩以使所述車輛轉向之前，任何所述轉向轉矩確實超過了所述預定的轉矩限制，則所述方法發布警報。
【專利說明】對超過LCC的轉向轉矩限制的預先警報 發明領域
[0001] 本發明大體上涉及一種用于在自主或者半自主駕駛車輛中提供與車道定中（LC) 和/或車道保持(LK)有關的駕駛員警報的系統和方法，更加具體地涉及一種用于在自主或 者半自主駕駛車輛中提供與車道定中和/或車道保持有關的駕駛員警報的系統和方法，所 述系統和方法包括向車輛駕駛員提供早期警告，即該LC或者LK系統以當前車輛速度不能夠 越過即將到來的轉彎。
【背景技術】
[0002] 車輛的操作正變得越來越自主，即，車輛能夠在駕駛員干預更少的情況下提供更 多的駕駛控制。巡航控制系統已經在車輛上存在許多年，車輛操作員可以在巡航控制系統 處設定特定車輛速度，并且車輛在駕駛員不操作油門踏板的情況下維持該速度。本領域中 最近開發出了適應性巡航控制系統，其中，該系統不僅維持設定速度，而且在使用多個傳感 器(諸如雷達、LiDAR和攝像機)檢測到主車輛前方有緩慢移動車輛的情況下，自動地使該車 輛減速。現代車輛控制系統還可以包括自主停車，其中，車輛將自動地提供用于停靠車輛的 轉向控制，以及其中，如果駕駛員作出可能影響車輛穩定性和車道定中能力的急轉向改變， 則該控制系統將進行干預，其中，該車輛系統試圖將車輛維持在車道的中心附近。全自主車 輛已經顯示出，在遵守所有交通規則的同時在模擬城市交通狀況下以多達30 mph行駛。
[0003] 隨著車輛系統改善，其將變得更加自主，目標是完全自主駕駛車輛。未來車輛將可 能采用用于如下操作的自主系統:車道改變、車道保持、車道定中、經過、遠離交通、進入交 通等。隨著這些系統在車輛技術中變得更加普遍，同樣必要的是確定駕駛員在結合這些系 統的情況下在控制車輛速度、操縱和覆蓋自主系統上所起的作用。
[0004] 半自主車輛控制系統的示例可以在如下專利中發現：于2012年5月29日授權的標 題為 "Model Based Predictive Control for Automated Lane centering/changing control systems"的美國專利第8,190,330號，該專利轉讓給本申請的受讓人并且以引用 的方式并入本文，該專利公開了一種用于在自主或者半自主車輛中為車道定中和車道改變 目的提供轉向角度控制的系統和方法。于2012年5月1日授權的標題為"Detection of Driver Intervention During a Torque Overlay Operation in an Electric Power Steering System"的美國專利第8,170,751號，該專利轉讓給本申請的受讓人并且以引用 的方式并入本文，該專利公開了一種用于通過檢測轉矩過度操作的駕駛員干預而控制車輛 轉向的系統和方法。
[0005] 如所提及的，車道定中和/或車道保持系統已經在本領域中顯示出使得車輛自動 地遵循車輛行進車道。當前的車道定中和車道保持控制器通常為了安全的目的而具有最大 轉向轉矩限制，例如，3牛頓米。然而，在某些駕駛條件下，諸如以高速公路速度駕駛和越過 具有相當小的曲率半徑(諸如，500米)的轉彎，該轉向轉矩限制不夠高而不能將車輛維持在 車道中。特別地，在這類條件下，車輛轉向需要多于3牛頓米的轉向轉矩來保持在車道內。由 于該轉矩量超過了車道定中系統可以提供的轉矩，所以車道定中和/或車道保持算法必須 處理該問題。當車輛開始在車道外部行進時，當前的車道定中和車道保持控制器通常采用 車道偏離警告。由于車輛駕駛員在自主車輛駕駛期間可能不是完全集中注意的，所以系統 在車輛離開車道時給出的任何車道偏離警告均可能對于車輛操作員接管對車輛的控制并 且保持在車道內而言太遲。因此，本領域中存在一種需要，需要在這種情形之前提供警告以 便使駕駛員可以充分作出反應。
[0006] 上文的討論涉及為了車道保持目的而確定轉向轉矩。通常的車道保持或者車道改 變控制算法計算作為指令以使車輛轉向的車輛轉向角度且不計算轉向轉矩。然而，大多數 轉向系統(例如，電動助力轉向（EPS)系統)通常僅接受轉向轉矩作為指令。因此，這些系統 需要一些技術來將轉向角度轉換為轉向轉矩。轉向角度至轉向轉矩的不精確轉換可能導致 在車道控制操縱期間的車輛振蕩。當前的轉向模型通常不適用于在車道控制算法中將轉向 角度轉換為轉向轉矩，這是因為計算能力有限、不存在適合的傳感器、以及在走走停停情形 中角度至轉矩的轉換不精確。因此，本領域中存在一種需要，需要在這類車道控制系統中將 轉向角度指令有效地轉換為轉向轉矩指令。

【發明內容】

[0007] 本公開描述了一種系統和方法，當車道保持和/或車道定中系統在車輛到達曲線 之前以當前的車輛速度不能夠越過小半徑曲線時，該系統和方法用于向車輛駕駛員提供警 告或者警報。當接合車道定中/車道保持系統時，該方法在未來以預定的采樣時間數獲取關 于車道的車道信息并且為車輛生成期望路線以在每個采樣時間處將車輛維持在車道中。該 方法還獲取在每個采樣時間處將車輛維持在期望路線上所需的車輛運動信息，并且基于期 望路線和車輛運動為車輛確定對于該車輛追蹤期望路線必要的轉向角度。該方法確定在接 下來幾秒鐘使車輛轉向所需的轉向轉矩，并且確定任何轉向轉矩在接下來幾秒鐘是否超過 預定轉矩限制。如果在車輛偏離車道或者在要求車道保持系統提供轉矩以使車輛轉向之 前，任何轉向轉矩確實超過了預定轉矩限制，則該方法發布警報。
[0008] 本發明的附加特征將連同附圖一起從如下描述和所附權利要求書中變得明顯。
【附圖說明】
[0009] 圖1是示例性車輛轉向系統的示圖； 圖2是在具有曲線的車輛車道上行進的主車輛的示圖； 圖3是示出用于預測車輛路線的已知過程的流程框圖； 圖4是示出用于確定車輛轉向角度的過程的流程框圖； 圖5是示出車輛橫向動態的示圖； 圖6是流程圖，其示出了用于在車道定中/車道保持系統需要超過最大轉矩限制的轉向 轉矩的情況下確定是否發布駕駛員警報的過程； 圖7是流程圖，其示出了用于開發將轉向角度轉換為轉向轉矩的轉向模型的過程的概 ΙΙΛ- 見； 圖8是流程圖，其示出了在圖7中示出的過程的離線部分;以及 圖9是流程圖，其示出了用于實時地更新圖7中示出的轉向模型的過程。
【具體實施方式】
[0010] 下文討論的本發明的實施例涉及一種用于在車道定中和/或者車道保持系統不能 夠越過小半徑曲線（tight curve)時提供早期駕駛員警報的系統和方法，該討論本質上僅 僅是示例性的，并且決不意在限制本發明或者其應用或使用。
[0011] 如下描述包括對車輛轉向角度與車輛轉向轉矩之間的關系的討論。為了該討論， 圖1示出了包括轉向盤12以及車輪14和16的示例性車輛轉向系統10。轉向盤12以本領域的 技術人員充分理解的方式通過轉向柱18和輪軸20聯接至輪14和16,從而當駕駛員轉動轉向 盤12時，輪14和16相應地轉動。
[0012] 轉向系統10包括具有安裝至輪軸20的電動轉向馬達26的電動助力轉向（EPS)系統 24,該電動助力轉向系統24以本領域中充分理解的方式響應于車輛駕駛員轉動轉向盤12而 提供電動轉向輔助。換言之，當車輛駕駛員轉動轉向盤12時，該EPS系統24使輪14和16轉動 車輛駕駛員指令的量，從而使得輪14和16在路面上的轉向更加容易。該車輛系統10還可以 包括主動前輪轉向(AFS)系統28,該主動前輪轉向系統28包括安裝至轉向柱18的電動機30。 AFS系統對于本領域的技術人員已知的是，其在與車輛駕駛員轉動轉向盤12有關的各種類 型的車輛穩定性控制系統中提供附加轉向或者校正轉向，其中，AFS系統28將轉向盤12從輪 14和16上分離。
[0013] 轉向系統10還包括EPS電子控制單元(E⑶)32,該電子控制單元32在一個實施例中 構造為提供總體EPS系統控制。ECU 32還包括車道定中和/或車道保持系統34,該車道定中 和/或車道保持系統34用于在與本文的討論一致的自主或者半自主車輛中提供適應性車道 保持和車道定中控制。如本領域的技術人員所理解的，EPS系統24通過如下方式而在車輛轉 向上電氣地輔助駕駛員:將可變馬達轉矩指令Γ#應用至轉向馬達26并且根據需要應用轉矩 覆蓋指令(TOC)，該轉矩覆蓋指令(TOC)在EPS輔助轉向操縱期間更改馬達轉矩指令Γ 4勺值。 [0014]安裝至轉向柱18的轉向角度傳感器36測量轉向盤12和轉向柱18的旋轉并且提供 指示其的轉向角度信號I。安裝至轉向柱18的轉矩傳感器38測量轉向柱18上的轉矩并且提 供指示其的轉矩信號Γ~Ε〇] 32與角度傳感器34和轉矩傳感器38電氣地連通，從而使轉向 角度信號I和轉向轉矩信號^5可用于ECU 32。E⑶32處理一組車輛性能值(其包括轉向角 度信號I和轉向轉矩信號70并且連續地監測車輛參數，諸如但不限于車輛的速度、車輛 橫擺角速度、車輛橫向和縱向角速度等。此外，ECU 32可以構造為從各個車道檢測傳感器接 收數據，該各個車道檢測傳感器通常安裝至車輛的外面。在許多系統中，車道檢測傳感器包 括安裝至車輛上的多個位置處(諸如，車輛的前擋風玻璃、在車輛外后視鏡下方等）的車道 檢測攝像機，該車道檢測攝像機構造為感測附在路面的車道標線。車道標線通常指示限定 出車道的幾何結構的邊界線，包括車道中心。本領域的技術人員將理解，車道控制系統34可 以使用處理器和除了E⑶32之外的E⑶來監測和確定車道的中心。
[0015]圖2是示出了在車道56上行進并且靠近車道56中的曲線58的、包括前視攝像機54 的主車輛52的示圖50。該攝像機54意在表示車輛52上的用于檢測車道標線和車道52周圍的 其它物體的攝像機、傳感器、雷達、激光雷達等的所有組合。車道定中/車道保持系統34試圖 將主車輛52維持在由線60表示的車道56的中心處。通過本文討論的且在本領域中已知的過 程，系統34向車輛52提供轉向轉矩，以便在未來時間i i、? 2、? 3、? 4等處當車輛越過曲線58 時通過車輛52的預期位置來提供車道定中和車道保持。
[0016] 本發明提出在如下情況之前向車輛駕駛員發布早期警告性警報：當車道定中/車 道保持系統34由于該系統34上的最大轉向轉矩限制導致的車輛速度和曲率半徑而不能夠 將車輛52維持在車道56上時。通過提前向駕駛員提供警告，即車道定中/車道保持轉向控制 可能需要在速度上作出調節以便維持車道定中，如果期望的話，駕駛員將能夠接管車輛控 制以便維持車輛速度。當前系統通常采用車道偏離警告(LDW)，其在車輛52處于車道邊界線 的外部時提醒車輛駕駛員。然而，該警報可能不夠早使得駕駛員不能接管轉向控制以將車 輛52維持在車道56中。通常的是對于高速公路速度，車輛52可以在零點幾秒內離開車道56。 因此，早期駕駛員警告對于減小交通事故的幾率很重要。
[0017] 圖3是示出了已知路線預測算法的過程的流程框圖70,該已知路線預測算法用于 預測車輛52的路線以用于進行車道定中和車道保持。框72表示車輛感測裝置和系統，該車 輛感測裝置和系統提供各個車輛參數和變量以提供路線預測，所述各個車輛參數和變量包 括車輛縱向速度Κχ、車輛橫擺角速度W、車輛橫向加速度a 7、車輛轉向角度和轉向轉矩Γ 。這些參數和變量發送至車輛動態框74,該車輛動態框74通過已知技術計算車輛橫向速度 車輛橫向速度是如下車輛速度量:車輛52需要采用該車輛速度量來使得車輛52轉向 至中心線60并且為了車道定中目的而遵循期望車輛路線。接著，路線預測框76基于車輛橫 向速度Kr來確定車輛52的路線，該路線給出車輛52在與當前時間t相隔的時間間隔/K例 如，100 ms)的整數倍的未來的位置，該位置表示為車輛橫向距離)和車輛方位角 + 4人圖2示出了乙_?=以4、?^=?^+之/1、?^=?^3/1等。車道定中算法使用由7"+/1」和6| 2 )表示的車輛52的預測路線來提供用于轉向角度的轉向指令，以便使得車輛52的預 測路線遵循中心線60。于2012年5月1日授予Lee的美國專利第8,170,739號公開了用于車輛 路線預測的該目的的更多細節，Lee將其轉讓給本申請的受讓人并且其以引用的方式并入 本文。
[0018] 本發明可以理解為鑒于轉向角度δ來確定車輛未來路線的逆問題。本發明確定轉 向角度夂并且接著確定從期望路線提供轉向角度S所需的轉向轉矩r。圖4是示出了該過 程的總體概覽的流程框圖80,其中，在框82處將接下來幾個時間步驟中的期望車輛路線提 供為7 )和心入7 )和心）與來自框76的預測路線是相同值或者相 似值。例如，良好的車道定中/車道保持控制器可以將車輛控制為精確地遵循期望路線。在 這種情況下，車輛的未來路線將非常接近最初的計劃路線。將期望路線發送至框84以確定 在每個該未來時間步驟處遵循該路線所需的車輛運動。特別地，算法在每個時間步驟處確 定車輛縱向速度Ρχ、車輛橫向速度r，、車輛橫擺角速度W、車輛橫向加速度a 7、和車輛橫擺 加速度#。將這些車輛運動參數提供至框86,框86采用基于車輛動態的算法來計算在未來 時間點處遵循期望路線的車輛轉向角度5。如將在下文討論的，接著將該轉向角度轉換 為在這些時間處的轉向轉矩r以便確定任何這些轉矩是否超過了車道定中系統34所需的 最大轉矩，如果確實如此，則提供駕駛員警報。
[0019] 該過程的第一步是，使用在車輛52上的諸如攝像機54、GPS、地圖數據庫等的多個 感測系統來捕獲在與車輛52的當前位置相距的一定預覽距離(例如，三秒鐘的行進距離）內 的車道數據。
[0020] 該過程的下一步是，使用該車道數據在框82處生成期望路線。例如，該期望路線可 以由如下多項式方程表示：
其中，JT為距離車輛中心的縱向距離，7為距離車輛中心的橫向距離，r X為車輛縱向 速度4為車道寬度，以及4 Γ為路線生成距離的時間。系數或者參數a 7 a 2……a 5是從 由車道感測系統測量出的車道幾何數據中獲取的，該車道感測系統通常是前視攝像機。
[0021] 一旦確定了期望車輛路線，即，確定了方程（1)中的所有參數a 1 0 2……a 5,則該 過程的下一步是，在框84處確定車輛狀態預測或者沿著該路線的車輛運動。特別地，可以基 于由方程（1)得出的期望路線在每個時間步驟處從該路線計算出由車輛縱向速度r X、車輛 橫向速度r ^車輛橫擺角速度r、車輛橫向加速度a 和車輛橫擺加速度?表示的如下未 來車細云油.
為了使車輛52遵循由方程(1)得出的期望路線，車輛52應維持分別從方程(4 )、（ 7 )、（ 9 ) 和（10)得出的車輛縱向速度r X、車輛橫向速度r P車輛橫擺角速度r、車輛橫向加速度a ρ 和車輛橫擺加速度·。
[0022] 一旦基于上文涉及的參數在每個時間步驟處確定了未來車輛運動，算法接著在這 些時間步驟處從期望車輛路線和車輛動態計算預期轉向角度。圖5是示出了車輪92和94 以及車道中心線96并且包括在該計算中采用的變量的示圖90。例如，可以通過如下方程針 對每個時間步驟? ^、? 2、? 3......計算出轉向角度δ:
其中，為車輛質量，/為車輛慣量，Cf和CV分別為前側偏剛度和后側偏剛度，a為從 車輛中心至前輪軸的距離，并且6為從車輛中心至后輪軸的距離。
[0023] -旦針對每個時間點確定了轉向角度<?，就需要確定與每個轉向角度相關聯的 以將車輛維持在期望路線上的轉向轉矩r，從而確定任何轉矩是否超過了車道保持/車道 定中系統34可允許的最大轉矩。可以使用對于本領域的技術人員已知的任何適合技術來確 定轉向轉矩τ。例如，可以使用如下方程來提供該計算：
其中，轉向角度由傳感器測量，為駕駛員的轉向輸入轉矩，假設其在建模過程 期間為零，為已知的EPS馬達轉矩指令，為可以從下文詳細地討論的動態方程或者 經驗數據集估算的轉向自對準轉矩，/3和?為系統階數并且可以分別例如為2和3，z ~表示 響應于車輛52的轉向系統的一步延遲，z j表示響應于車輛52的轉向系統的兩步延遲等，以 及P是采樣時間數的純時延。
[0024]系統階數/3和?可以取決于模型的精確度而增加。值C c……C ,和^/ i......c/^是 未知的，而目標是在方程（12)中找出未知參數c 〇......c jPc/ 1……?%。在一個實施例中， 采用自回歸移動平均模型的訓練方法可以用于在車輛測試期間獲取未知參數，如下文將討 論的。
[0025] 方程(12)使用系統延遲和轉矩數據和過去的轉向角度的歷史來為轉向系統建模。 該模型不需要輪胎和轉向動態的先前知識。參數c c......c ……c/?是通過使用測量 出的轉向角度和轉向轉矩數據而在車輛測試期間獲取的，并且接著在車輛操作期間將該參 數提供在表中以便可以使用已知轉向角度從方程(12)計算轉向轉矩τ。應注意，方程(12) 是用于基于轉向角度確定轉向轉矩r的一種技術。然而，本領域中可以已知用于基于轉 向角度5來確定可適用于上文討論的本發明的轉向轉矩r的其它技術。
[0026] 圖6是示出了過程的流程圖100,該過程用于基于上文的討論來確定在車道定中/ 車道保持系統34需要超過系統34的最大轉矩限制的轉向轉矩的情況下是否給出駕駛員警 報。算法始于橢圓形102并且當車道定中系統34斷開接合時在框104處等待。算法接著在決 策菱形106處確定是否存在用于接合車道定中系統34的駕駛員請求，并且如果沒有的話，則 算法返回至框104。如果存在駕駛員用于接合車道定中系統34的請求，則算法基于用于遵循 車道(諸如，車道標線）的要求是否可以用于提供車道定中而進行檢查以確定車道定中在決 策菱形108處是否可用。如果車道定中在決策菱形108處不可用，則算法返回至框104,但如 果車道定中在決策菱形108處可用，則算法前進至框110處以接合車道定中系統34。
[0027] -旦車道定中系統34被接合，算法在框112處捕獲所需的車道數據以提供車道定 中并且如上文討論的那樣在框114處生成期望車輛路線。接著在框116處預測車輛路線并且 接著如上文在框84處所討論的那樣在框118處確定車輛運動。算法接著以上文在框86處所 討論的方式在框120處從預測的車輛運動計算轉向角度5。算法接著在框122處獲取轉向動 態以基于計算出的轉向角度5計算轉向轉矩r，并且接著在框124處計算轉向轉矩r。算法 為所有采樣時間計算轉向角度和轉向轉矩I算法在決策菱形126處確定任何轉向轉矩r 是否超過預定最大轉矩限制，并且如果沒有，則在框128處不發布駕駛員警報，但如果任何 轉矩確實超過了該限制，則在框130處發布駕駛員警報。
[0028] 基于轉向角度來確定車輛轉向轉矩r的需要是大多數自動轉向控制情形的共 同問題。在已知的系統中，轉向角度傳感器36測量轉向盤角度<?，但傳感器不可用來直接測 量車輪角度，并且因此車輪角度通常是通過轉向模型來估算。可以用于將車輛轉向角度 轉換為車輛轉向轉矩r的已知轉向模型(諸如，下文的方程（14)至（17)示出的Paceka轉向 模型，其中，這些方程中的變量可以在圖1中找到)通常需要高計算能力并且通常不適用于 快速運行的車輛運動控制特征。進一步地，轉向動態在低速車輛運動下與在高速車輛運動 下不同。因此，由于計算能力有限、不存在車輪角度傳感器、以及在走走停停情形下的不精 確，所以已知的轉向模型通常不可以直接適用于車道定中系統。
[0029] 對于這些應用，可以使用方程（12)而不是上文討論的駕駛員警報過程。方程（12) 提供廣義高階轉向模型，該廣義高階轉向模型可以使用有限的計算能力來提供更大的精確 度和性能。如果不需要高精確度，則方程(12)可以減小復雜度以便更快速的操作。如下文將 進一步詳細地討論的，方程(12)在計算能力上提供平衡和精確度。
[0030] 圖7是流程圖160,其示出了用于開發將轉向角度轉換為轉向轉矩r的轉向模型 的過程的概覽。在框162處，算法確定自對準轉矩的估算，可以使用動態方程或者經驗 數據集來執行該估算。對于從動態方程估算轉矩實施例，可以使用如下方程(18)。
其中：
以及其中，ΛΓι、ΛΓ 2和^T3為來自輪胎特性的作為前輪胎剛度Cf和后輪胎剛度Cr的函數 的已知常量，為車輛質量，r為車輛橫擺角速度，Zp為氣動拖距，以及Z?為機械拖距。在 用在車道定中/車道保持系統中時，所有這些參數對于小滑移角是已知的且被看作是恒定 的。機械拖距僅是轉向幾何圖形的函數并且可以從車輪后傾角確定。
[0031] 使用經驗數據集來確定自對準轉矩γμγ可以根據下文來執行。基于經驗的估算技 術使用預收集的數據集并且將轉矩建模為二維查閱表，/ (遂度，斧疴肩0。為 了從經驗數據來估算轉矩車輛受到已知初始轉向角度(諸如10°、20°、30°等）的驅動 并且預先指定車輛速度，諸如，10 mph、20 mph、30 mph等。接下來，將轉向轉矩應用至車輛 轉向系統并且轉向轉矩增加直到轉向盤12達到穩定狀態。將轉向盤12保持在初始轉向角度 處的轉向轉矩是自對準轉矩Μ#。注意，當前的轉向系統具有從計算機指令生成轉向轉矩 的能力。在各個轉向盤角度和車輛速度處重復上面的步驟，并且填入完整的查閱表。
[0032] 在框164處，離線轉向模型用于向轉矩估算提供角度，其中，模型階數/3和被選 擇用于特定應用。離線轉向模型可以是重新寫為如下方程的方程(12):
其中，k為當前時間步驟，以及k-Ι為前一個時間步驟。
[0033] 方程（22)中的純時延P可以通過單獨測試程序找到，諸如，通過步驟響應測試， 即，向轉向系統發送步驟轉矩并且測量轉矩指令被發送的時間與轉向系統開始移動的時間 之間的時間差。
[0034] 算法接著應用已知的轉向轉矩指令并且在每個時間步驟(諸如，每10 ms)處測量 轉向角度5。對于? =3且/3 =2的示例，該過程收集至少五個數據集以便求解參數C c、C i、 ^ J 1和算法接著應用最小二乘法來求解方程(22)以便得出這些參數。
[0035] 算法接著在框166處考慮離線模型的速度變化。轉向動態取決于車輛速度而變化。 對于提高轉矩轉換的精確度，為轉向模型提供三個速度變化，包括低速Z、中速#、和高速沒 。下面針對每個這些速度重新寫出方程（12)。如上文那樣針對每個速度確定變量C O......C /3萍口 J d Mo
[0036] 純時延D不是車輛速度的函數，并且在所有速度變化中將保持不變。
[0037] 圖8是示出了上文針對框162、164和166所討論的算法的離線部分的操作的流程圖 170。算法始于橢圓形172,并且在框174處從動態方程或者查閱表估算自對準轉向轉矩 算法接著在框176處應用已知的轉向轉矩指令，并且在框178處測量和記錄這些轉矩 的轉向盤角度L算法接著在框180處記錄轉向轉矩指令r并且在框182處找出標稱轉向模 型參數。算法接著在框184處針對低速、在框186處針對中速、以及在框188處針對高速更新 轉向模型，并且算法在橢圓形190處結束。作為該離線過程的結果，來自方程（23)、（24)和 (25)的離線模型的所有參數^?和^/均將被確定。
[0038]回到圖7,算法然后使用上文所討論的方程(23)、（24)和(25)的離線模型并且在框 168處在車輛操作期間自動地實時調節模型。特別地，如下討論描述了一種對于當模型不再 生成精確轉矩轉換時在車道定中系統可操作的同時方程(22)中的轉向模型如何自動地實 時地被調節的技術。首先，方程(22)被重新寫作：
如上，轉向和轉矩值私」、私……T(k-D)、T(k-D-l)……是測量的數據，并且參數 CO......C /3和(6/ 1......c/ ?是使用最小二乘法過程計算的。角度則力··· 1)是在前一個時間步 驟處求解的參數組。該參數組將通過使用新測量的數據集f (幻被更新為角度汴}。更新的 方程由如下方程給定：
其中，A為在〇與1之間的遺忘因子組并且是可調諧的。
[0039]該過程在車輛的操作期間針對所有速度變化轉向模型(低速、中速和高速)應用更 新的方程。圖9是示出了用于實時地更新上文所討論的轉向模型的過程的流程圖140,其中， 與流程圖100相同的步驟由相同的附圖標記表示。一旦在框110處接合了車道定中系統34， 算法然后在框142處接合轉向模型更新算法。一旦接合了轉向模型更新算法，算法在框144 處測量和記錄轉向盤角度在框146處估算自對準轉向轉矩γ^γ，以及在框148處針對每 個轉向盤角度^己錄轉向轉矩指令r。算法接著在決策菱形150處確定參數變化是否大于 預定閾值，并且如果不是，意味著當前轉向模型正提供轉向角度至轉向轉矩的精確轉換，則 返回去確定在框110處是否已經接合了車道定中/車道保持系統34。如果在決策菱形150處 參數大于閾值，意味著當前轉向模型沒有提供轉向角度至轉向轉矩的精確轉換，則算法如 上文討論的那樣在框152處更新在線轉向模型。算法然后在框154處應用低速轉向模型，在 框156處應用中速轉向模型，以及在框158處應用高速轉向模型。
[0040] 如本領域的技術人員將理解的，本文所討論的用于描述本發明的多個和各個步驟 和過程可以涉及由計算機、處理器、或者使用電學現象來操控和/或轉變數據的其它電子計 算裝置執行的操作。這些計算機和電子裝置可以采用包括非暫時性計算機可讀介質的各種 易失性和/或非易失性存儲器，非暫時性計算機可讀介質具有儲存在其上的可執行程序，包 括能夠由計算機或者處理器執行的各種代碼或者可執行指令，其中，存儲器和/或計算機可 讀介質可以包括所有形式和類型的存儲器以及其它計算機可讀介質。
[0041] 上述討論僅僅公開和描述了本發明的示例性實施例。本領域的技術人員將從這些 討論和從附圖以及權利要求書中容易地意識到，在不背離在所附權利要求書中定義的本發 明的精神和范圍的情況下，可以在其中作出各種變化、修改和變型。
【主權項】
1. 一種用于在車輛受車道保持系統控制的同時提前確定車輛轉向轉矩是否超過預定 最大轉向轉矩限制的方法，所述方法包括： 獲取關于車輛在未來以預定的采樣時間數行進的車道的車道信息； 為所述車輛生成期望路線，以將所述車輛維持在所述車道中； 獲取在每個所述采樣時間處將所述車輛維持在所述期望路線上所需的車輛運動信息； 基于所述期望路線和所述車輛運動信息，為所述車輛確定對于所述車輛在每個所述采 樣時間處追蹤所述期望路線必要的轉向角度； 確定針對每個所述轉向角度使所述車輛轉向所需的所述車輛轉向轉矩； 確定任何所述轉向轉矩是否超過所述預定最大轉矩限制；以及 如果在要求所述車道保持系統指令轉矩以使所述車輛轉向之前，任何所述轉向轉矩確 實超過了所述預定最大轉矩限制，則發布警報。2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述生成期望路線包括:使用多項式方程。3. 根據權利要求2所述的方法，其中，所述多項式方程為：其中，Z為距離所述車輛中心的縱向距離，7為距離所述車輛中心的橫向距離，κχ為車 輛縱向速度4為車道寬度，^ Γ為路線生成距離的時間，以及a為系數。4. 根據權利要求1所述的方法，其中，獲取車輛運動信息包括:獲取車輛縱向速度r、車 輛橫向速度ry、車輛橫擺角速度r、車輛橫向加速度a 和車輛橫擺加速度#。5. 根據權利要求4所述的方法，其中，獲取車輛運動信息可以從期望路線并且使用如下 方程直接確定：6. 根據權利要求1所述的方法，其中，為所述車輛確定轉向角度包括使用如下方程：其中，為車輛橫向速度，Kx為車輛縱向速度，^為車輛橫擺角速度，《為車輛質量， 為車輛轉向角度，I為車輛慣量，Cf為前側偏剛度，為后側偏剛度，以及a為從車輛中心 至前輪軸的距離，以及6為從車輛中心至后輪軸的距離。7. 根據權利要求1所述的方法，其中，確定車輛轉向轉矩包括使用如下方程：其中，總轉矩并且包括自對準轉矩、駕駛員發動轉矩和轉向系統轉矩，5為車 輛轉向角度，^為針對轉向系統的響應的可變表示系統延遲4為作為采樣時間數步驟的 純時延，C和(6/為轉向系統參數，以及/3和《為系統階數。8. 根據權利要求7所述的方法，其中，所述變量c和^/通過使用最小二乘法來求解。9. 根據權利要求1所述的方法，其中，生成期望路線包括:生成車輛橫向距離和車輛方 位角。10. -種用于在車輛受車道保持系統控制的同時確定車輛轉向轉矩是否超過預定最大 轉向轉矩限制的方法，所述方法包括： 獲取關于車輛在未來以預定的采樣時間數行進的車道的車道信息； 為所述車輛生成期望路線，以將所述車輛維持在所述車道中，包括在每個采樣時間處 確定車輛橫向距離和車輛方位角； 獲取在每個所述采樣時間處將所述車輛維持在所述期望路線上所需的車輛運動信息， 包括獲取車輛縱向速度、車輛橫向速度、車輛橫擺角速度、車輛橫向加速度和車輛橫擺加速 度； 基于所述期望路線和所述車輛運動信息，為所述車輛確定對于所述車輛在每個所述采 樣時間處追蹤所述期望路線必要的轉向角度； 確定針對每個所述轉向角度使所述車輛轉向所需的所述車輛轉向轉矩； 確定任何所述轉向轉矩是否超過所述預定最大轉矩限制；以及 如果在要求所述車道保持系統指令轉矩以使所述車輛轉向之前，任何所述轉向轉矩確 實超過了所述預定最大轉矩限制，則發布警報。11. 根據權利要求10所述的方法，其中，為所述車輛確定轉向角度包括使用如下方程：其中，為車輛橫向速度，Κχ為車輛縱向速度，^為車輛橫擺角速度，《為車輛質量， 為車輛轉向角度，I為車輛慣量，Cf為前側偏剛度，為后側偏剛度，以及a為從車輛中心 至前輪軸的距離，以及6為從車輛中心至后輪軸的距離。12. 根據權利要求10所述的方法，其中，確定車輛轉向轉矩包括使用如下方程：其中，總轉矩并且包括自對準轉矩、駕駛員發動轉矩和轉向系統轉矩，5為車 輛轉向角度，^為針對轉向系統的響應的可變表示系統延遲4為作為采樣時間數步驟的 純時延，C和(6/為轉向系統參數，以及/3和《為系統階數。13. 根據權利要求12所述的方法，其中，所述變量C和^/通過使用最小二乘法來求解。14. 一種用于在車輛受車道保持系統控制的同時確定車輛轉向轉矩是否超過預定最大 轉向轉矩限制的警報系統，所述警報系統包括： 構件，所述構件用于獲取關于車輛在未來以預定的采樣時間數行進的車道的車道信 息； 構件，所述構件用于為所述車輛確定期望路線，以將所述車輛維持在所述車道中； 構件，所述構件用于獲取在每個所述采樣時間處將所述車輛維持在所述期望路線上所 需的車輛運動信息； 構件，所述構件用于基于所述期望路線和所述車輛運動信息，為所述車輛確定對于所 述車輛在每個所述采樣時間處追蹤所述期望路線必要的轉向角度； 構件，所述構件用于確定針對每個所述轉向角度使所述車輛轉向所需的所述車輛轉向 轉矩； 構件，所述構件用于確定任何所述轉向轉矩是否超過所述預定最大轉矩限制；以及 構件，所述構件用于如果在要求所述車道保持系統指令轉矩以使所述車輛轉向之前， 任何所述轉向轉矩確實超過了所述預定最大轉矩限制，則發布警報。15. 根據權利要求14所述的警報系統，其中，用于生成期望路線的構件使用多項式方 程。16. 根據權利要求15所述的警報系統，其中，所述多項式方程為：其中，Z為距離所述車輛中心的縱向距離，7為距離所述車輛中心的橫向距離，κχ為車 輛縱向速度4為車道寬度，^ Γ為路線生成距離的時間，以及a為系數。17. 根據權利要求14所述的警報系統，其中，用于獲取車輛運動信息的所述構件獲取車輛縱 向速度r、車輛橫向速度車輛橫擺角速度r、車輛橫向加速度 3/、和車輛橫擺加速度#。18. 根據權利要求14所述的警報系統，其中，用于為所述車輛確定轉向角度的所述構件 使用如下方程：其中，為車輛橫向速度，Zx為車輛縱向速度，^為車輛橫擺角速度，《為車輛質量，5 為車輛轉向角度，I為車輛慣量，Cf為前側偏剛度，CV為后側偏剛度，以及a為從車輛中心 至前輪軸的距離，以及6為從車輛中心至后輪軸的距離。19. 根據權利要求14所述的警報系統，其中，用于確定車輛轉向轉矩的構件使用如下方 程：其中，總轉矩并且包括自對準轉矩、駕駛員發動轉矩和轉向系統轉矩，5為車 輛轉向角度，^為針對轉向系統的響應的可變表示系統延遲4為作為采樣時間數步驟的 純時延，C和(6/為轉向系統參數，以及/3和《為系統階數。20. 根據權利要求19所述的警報系統，其中，所述變量c和^/通過使用最小二乘法來求 解。
【文檔編號】B62D6/00GK106061814SQ201380082036
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2013年12月6日
【發明人】J-W.李
【申請人】通用汽車環球科技運作有限責任公司