專利名稱：利用差動(dòng)制動(dòng)的車道居中故障安全控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及自主和半自主駕駛控制系統(tǒng)領(lǐng)域，以及更具體地涉及車道居中控制系統(tǒng)和車道居中控制系統(tǒng)的故障安全(fail-safe)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
越來越多地，車輛被裝備有自主和/或半自主駕駛機(jī)構(gòu)，用于提供要求較少駕駛員干涉的自動(dòng)駕駛控制。盡管目前僅有少數(shù)車輛可能已經(jīng)被設(shè)計(jì)為完全自主(也就是不需要任何駕駛員干涉就可以從A點(diǎn)行駛至BA),但是目前許多可商購車輛可能采用自主和半自主特性。例如，巡航控制系統(tǒng)已經(jīng)被采用了很長時(shí)間，其中，駕駛員設(shè)定車輛的速度并且車 輛自動(dòng)控制節(jié)氣門。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)也已經(jīng)被開發(fā)出來，其中該系統(tǒng)保持設(shè)定速度并且如果該系統(tǒng)感測到車輛正接近更慢移動(dòng)的車輛也自動(dòng)使車輛減速。可商購自主駐車系統(tǒng)可自動(dòng)提供轉(zhuǎn)向控制以駐車。此外，如果駕駛員作出可影響車輛穩(wěn)定性的急速轉(zhuǎn)向操作，則半自主、或“駕駛員輔助”特性，例如，轉(zhuǎn)向扭矩輔助或轉(zhuǎn)向角輔助，會(huì)自動(dòng)地干涉。在自主和半自主控制系統(tǒng)中，自動(dòng)的車道居中(LC)系統(tǒng)可提供車輛的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制，例如當(dāng)車輛在彎曲道路上行駛時(shí)使車輛在車道中居中。當(dāng)LC系統(tǒng)啟用時(shí)，LC控制系統(tǒng)可允許駕駛員分神，或者甚至可以不握住方向盤。LC系統(tǒng)可并入車輛中的電動(dòng)轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)或與其結(jié)合使用。在這種結(jié)構(gòu)中，LC系統(tǒng)可使用電子轉(zhuǎn)向控制以使車輪轉(zhuǎn)向(如使用馬達(dá)讓車輛的轉(zhuǎn)向柱運(yùn)動(dòng)從而使車輪轉(zhuǎn)向)。通過EPS系統(tǒng)的使用，LC系統(tǒng)可保持車輛的位置，例如，在所考慮的車道的中間。LC系統(tǒng)也可用在如車道變換的應(yīng)用中。名稱為“PATH GENERATION ALGORITHM FOR AUTOMATED LANECENTERING AND LANECHANGING CONTROL SYSTEM(用于自動(dòng)車道居中和車道變換控制系統(tǒng)的路徑生成算法)”的美國專利申請(qǐng) NO. 12/143,439 以及名稱為“MODEL BASED PREDICTIVE CONTROL FORAUTOMATED LANE CENTERING/CHANGING CONTROL SYSTEMS (用于自動(dòng)車道居中 /變換控制系統(tǒng)的基于模型的預(yù)測控制)”的美國專利申請(qǐng)NO. 12/399，317，兩者均被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人且均通過參考并入本文，公開了用于提供自主或半自主車輛中的車道居中和車道變換的路徑生成的系統(tǒng)和方法。當(dāng)LC系統(tǒng)將電動(dòng)轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)用于其自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制時(shí)，EPS系統(tǒng)可能產(chǎn)生故障(例如，通訊系統(tǒng)故障，控制處理器崩潰，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械故障等)。在這種情況下，發(fā)生故障時(shí)，由于LC系統(tǒng)控制車輛轉(zhuǎn)向的能力將被中斷，LC系統(tǒng)不能提供自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。在一些情況下，EPS系統(tǒng)的故障可導(dǎo)致系統(tǒng)的前輪鎖止在其當(dāng)前轉(zhuǎn)向角位置，導(dǎo)致進(jìn)一步車輛事故發(fā)生的危險(xiǎn)。因此，在發(fā)生故障，如EPS系統(tǒng)故障，的情況下，LC系統(tǒng)存在安全性的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例可提供用于車道居中(LC)控制的故障安全系統(tǒng)，其可被例如使用在例如汽車的車輛中。在該示例性實(shí)施例中，差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)和方法可被用作(LC)控制系統(tǒng)的故障安全。在本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例中，當(dāng)車輛的電動(dòng)轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)用差動(dòng)制動(dòng)的冗余機(jī)構(gòu)可被觸發(fā)。在這樣的實(shí)例中，僅當(dāng)EPS系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生故障不能操作時(shí)，LC系統(tǒng)的差動(dòng)制動(dòng)控制才被激活。一種用于故障安全車道居中的方法，可包括監(jiān)測車輛的EPS系統(tǒng)故障；以及當(dāng)確定EPS系統(tǒng)的故障已經(jīng)發(fā)生時(shí)，將車道居中系統(tǒng)的控制流從車道居中系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制器切換至差動(dòng)制動(dòng)控制器，其中差動(dòng)制動(dòng)控制器可輸出差動(dòng)制動(dòng)命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，例如以便為車輛的車輪施加制動(dòng)力，從而使得車輛沿循為車道居中確定的期望路徑。一種用于車道居中系統(tǒng)的故障安全性能的系統(tǒng)，可包括與差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)相聯(lián)接的差動(dòng)制動(dòng)控制器；以及與差動(dòng)制動(dòng)控制器相聯(lián)接的監(jiān)測元件，該監(jiān)測元件構(gòu)造成監(jiān)測車輛EPS系統(tǒng)的故障，并且當(dāng)確定故障已經(jīng)發(fā)生時(shí)，將車道居中系統(tǒng)的輸出切換成差動(dòng)制動(dòng) 控制器的輸出，其中差動(dòng)制動(dòng)控制器的輸出提供制動(dòng)命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)為車輛的車輪施加制動(dòng)力，其中通過制動(dòng)力的施加，車輛沿循為車道居中操作確定的期望路徑。一種其上具有存儲(chǔ)指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)通過處理器執(zhí)行所述指令時(shí)可使得處理器執(zhí)行本文所述方法。一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、系統(tǒng)和非暫性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，可確定LC控制系統(tǒng)需要的偏航力矩。車輛的偏航力矩(△ O表示相對(duì)于車輛重心可作用于車輛以轉(zhuǎn)動(dòng)或樞轉(zhuǎn)車輛從而改變其航向的一定大小的力?；诖_定的偏航力矩，該方法可計(jì)算要作用于車輛車輪的一系列差動(dòng)制動(dòng)力。該系統(tǒng)和方法可根據(jù)所述一系列的差動(dòng)制動(dòng)力將車輛的運(yùn)動(dòng)保持一段時(shí)間，如接下來的秒(如接下來的3秒，可調(diào)節(jié)的)，從而允許駕駛員在該段時(shí)間內(nèi)重新獲得轉(zhuǎn)向控制。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、系統(tǒng)和非暫性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，車道居中系統(tǒng)可生成且故障安全系統(tǒng)可利用可確定運(yùn)動(dòng)中的車輛的期望路徑和預(yù)測路徑的元件。例如，車道居中系統(tǒng)的車道標(biāo)志檢測系統(tǒng)可識(shí)別在道路上的用以將道路分成車道的車道標(biāo)志。車道居中系統(tǒng)的期望路徑生成模塊可根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)(vehicle dynamics)(如車輛質(zhì)量、慣性、尺寸等)和檢測到的車道標(biāo)志為車道居中生成平滑的期望路徑(如生成從當(dāng)前車輛位置至車道中心的平滑路徑)。車道居中系統(tǒng)的預(yù)測路徑預(yù)測系統(tǒng)可基于當(dāng)前車輛動(dòng)力學(xué)如車速、偏航率以及轉(zhuǎn)向角(車輛前輪跟與車輛側(cè)邊平行的狀態(tài)相比而被轉(zhuǎn)動(dòng)的量)進(jìn)一步生成車輛的預(yù)測未來路徑。在車道居中系統(tǒng)中，車道居中轉(zhuǎn)向控制器可通過傳送至電動(dòng)轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)的命令控制車輛的轉(zhuǎn)向角，從而將車輛移動(dòng)至確定的車道中心(且，例如當(dāng)車輛移動(dòng)時(shí)將車輛居中在車道中)。然而，在EPS系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，LC系統(tǒng)會(huì)突然沒有能力改變轉(zhuǎn)向角。然而，本發(fā)明的實(shí)施例可提供，在檢測到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障的情況下，監(jiān)測功能可切換至故障安全制動(dòng)控制器，該故障安全制動(dòng)控制器例如可使用差動(dòng)制動(dòng)來控制車輛和，例如保持車輛在車道中。在應(yīng)用差動(dòng)制動(dòng)控制來保持車道控制時(shí)，故障安全系統(tǒng)可使用可用的期望路徑和預(yù)測路徑的信息(如來自車道控制器系統(tǒng)的元件或由故障安全系統(tǒng)源生成)以找到一系列用于車輛可用車輪的制動(dòng)命令。例如，故障安全系統(tǒng)可在時(shí)間間隔(如[O，At])內(nèi)找到制動(dòng)命令系列，如， Fleft front wheel(t),Frightfrontwheel(t),Fleftrearwheel(t),Frightrearwheel(t)，其最小化
車輛期望路徑和預(yù)測路徑間的差異。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的故障安全差動(dòng)制動(dòng)控制器，例如，可為每個(gè)車輪生成制動(dòng)命令以最小化車輛期望路徑和車輛預(yù)測路徑之間的定向誤差和偏移誤差(如車輛航向差異和側(cè)向偏移位置的差異)。為了最小化車輛期望路徑和預(yù)測路徑之間的這種定向誤差和偏移誤差，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的故障安全差動(dòng)制動(dòng)控制器可利用代價(jià)函數(shù)，其中根據(jù)車輛的偏航力矩值，車輛期望路徑和預(yù)測路徑之間的定向誤差和偏移誤差被最小化。如上所述，車輛的偏航力矩(Λ τ )表示相對(duì)于車輛重心可作用于車輛以轉(zhuǎn)動(dòng)或樞轉(zhuǎn)車輛從而改變其偏航程度或航向的一定大小的力。其中偏航力矩(△ O可根據(jù)最小化車輛期望路徑和預(yù)測路徑之間差異的代價(jià)函數(shù)來確定，當(dāng)施加偏航力矩(Λ τ)力時(shí)，該力可移動(dòng)或保持車輛在最小化車輛期望路徑和預(yù)測路徑之間差異的路徑上。因此，通過生成力以產(chǎn)生確定的偏航力矩(△ τ)，車輛將移動(dòng)到或保持在期望路徑上。本發(fā)明的實(shí)施例可提供差動(dòng)制動(dòng)力，該差動(dòng)制動(dòng)力可通過故障安全差動(dòng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)而施加，從而施加偏航力矩(Δ τ )表示的力。一旦偏航力矩(Λ τ )被確定，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的故障安全差動(dòng)制動(dòng)控制器可利用偏航力矩(Λ τ)計(jì)算要在差動(dòng)制動(dòng)時(shí)施加的前制動(dòng)力和后制動(dòng)力的總和(FT(rtal)。該前制動(dòng)力和后制動(dòng)力的總和可為車輛右手側(cè)(FT()talKHS)或車輛左手側(cè)FT(rtalUK)的車輪計(jì)算。這里應(yīng)當(dāng)注意到，偏航力矩(Λ τ )可指示車輛會(huì)被沿順時(shí)針(CW)或逆時(shí)針(CCW)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，或者偏航力矩(△ O可確定車輛根本不會(huì)被轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，負(fù)的偏航力矩(Λ τ)可表示車輛應(yīng)當(dāng)在順時(shí)針方向被轉(zhuǎn)動(dòng)以保持期望的車道居中或朝期望的車道居中移動(dòng)。為了在順時(shí)針(CW)方向轉(zhuǎn)動(dòng)車輛，故障安全系統(tǒng)可僅僅施加差動(dòng)制動(dòng)力給車輛的右手側(cè)車輪，在這種情況下，很小的制動(dòng)力或沒有制動(dòng)力可被作用于車輛的左手側(cè)車輪。相應(yīng)地，正的偏航力矩(Λ τ )可表示車輛應(yīng)當(dāng)在逆時(shí)針方向(CCW)被轉(zhuǎn)動(dòng)以保持期望的車道居中或朝期望的車道居中移動(dòng)。為了在逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)車輛，故障安全系統(tǒng)可僅僅施加差動(dòng)制動(dòng)力給車輛的左手側(cè)車輪，并且在這種情況下很小的制動(dòng)力或沒有制動(dòng)力可被作用于車輛的右手側(cè)車輪。因此，利用具有四個(gè)輪子的車輛的例子，如汽車，根據(jù)偏航力矩(Λ τ)計(jì)算的總的力可為四輪車輛的一個(gè)前輪和一個(gè)后輪(即車輛右手側(cè)(如為實(shí)現(xiàn)CW轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng))或車輛左手側(cè)(為實(shí)現(xiàn)CCW轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng))的前輪和后輪)而被確定。利用根據(jù)偏航力矩(Λ τ )確定的最終的總的力，故障安全差動(dòng)制動(dòng)控制器然后可確定用于例如在車輛前輪和后輪之間分配總的制動(dòng)力的分配比(α)，其中分配比的值可基于諸如負(fù)載以及側(cè)向加速度的考慮因素被確定。分配比的一個(gè)例子是為車輛普通模式制動(dòng)而設(shè)置的生產(chǎn)比(production ratio)。利用分配比分?jǐn)偪偟闹苿?dòng)力可根據(jù)峰值牽引力調(diào)節(jié)在前輪和后輪處的制動(dòng)扭矩輸出(例如以達(dá)到可從牽引/制動(dòng)控制系統(tǒng)獲得的最大縱向力)。正確的分?jǐn)偪蓪で髮蓚€(gè)軸(前輪和后輪)同時(shí)帶至鎖止點(diǎn)(軸和其車輪不轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn))。
故障安全差動(dòng)制動(dòng)控制器接下來可確定制動(dòng)力和轉(zhuǎn)向力的總和是否在車輛車輪的“摩擦橢圓”內(nèi)(利用輪胎的摩擦系數(shù)等)。如果需要，差動(dòng)制動(dòng)控制器可修改總的力的分配比(或者如果需要，重新計(jì)算偏航力矩(△ τ)和總的力值)以使施加的力在車輛穩(wěn)定性的參數(shù)之內(nèi)。確定了力的分配之后，故障安全差動(dòng)制動(dòng)控制器可訪問差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)以讓這些力作用于制動(dòng)器。例如，故障安全差動(dòng)制動(dòng)控制器可在時(shí)間間隔(例如At秒，如3秒，該值可被調(diào)節(jié)或改變)內(nèi)生成車輛可用車輪的一系列制動(dòng)命令以為車輛駕駛員提供重新獲得轉(zhuǎn)向控制的時(shí)間。本發(fā)明進(jìn)一步涉及如下技術(shù)方案方案I、一種用于車道居中系統(tǒng)的故障安全性能的方法，該方法包括 利用計(jì)算機(jī)處理器，監(jiān)測車輛的電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障；以及當(dāng)確定電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障已經(jīng)發(fā)生時(shí)，將車道居中系統(tǒng)的操作切換到差動(dòng)制動(dòng)控制器以輸出差動(dòng)制動(dòng)命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其中，輸出的制動(dòng)命令指示差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)為車輛的車輪施加制動(dòng)力，使得通過施加的制動(dòng)力，車輛沿循為車道居中操作確定的期望路徑。方案2、如方案I所述的方法，包括通過確定偏航力矩來確定差動(dòng)制動(dòng)命令。方案3、如方案2所述的方法，其中偏航力矩是根據(jù)最小化車輛的期望路徑和預(yù)測路徑之間的差異的代價(jià)函數(shù)來確定的。方案4、如方案3所述的方法，其中偏航力矩是在如下代價(jià)函數(shù)中最小化側(cè)向偏移誤差(yOT)和航向角誤差(Perr)的Λ τ的值
Jr = i\[y φ\^ Ω(χ)· γ + -R(J)-^Adt
0 IcPLrJ其中yerr等于ydesired值和Ypredicted值之間的差值，Par等于PJfiared值和Ppedkted值之間的差值，且Q(X)和R(t)每個(gè)包括至少一個(gè)加權(quán)因子。方案5、如方案4所述的方法，其中Q(X)和R(t)中的至少一個(gè)包括通過車輛動(dòng)力學(xué)仿真或車輛測試確定的預(yù)定值。方案6、如方案2所述的方法，包括基于偏航力矩確定總的力值。方案7、如方案6所述的方法，其中總的力值表示要分配給車輛前輪和后輪的總的力。方案8、如方案7所述的方法，其中前輪和后輪在車輛右手側(cè)或左手側(cè)。方案9、如方案8所述的方法，其中總的力值根據(jù)偏航力矩的符號(hào)被分配給右手側(cè)或左手側(cè)的前輪和后輪。方案10、如方案7所述的方法，其中用于車輛前輪和后輪的總的力根據(jù)下式確定Ftotal = Δ τ *2/w其中，Λ τ是偏航力矩，w是表示車輛車輪軸距的尺寸的值。
方案11、如方案7所述的方法，包括基于車輛的負(fù)載值和表示側(cè)向加速度的值來確定用于在所確定的前輪和后輪之間分配總的力值的份額的分配比，其中該分配比是O和I之間的值。方案12、如方案11所述的方法，其中總的力值分配給前輪和后輪的分配值根據(jù)下式確定對(duì)于前輪，
^front-wheel Ct Δ T /w；R對(duì)于后輪，F(xiàn)rear_wheel= (l-α ) Δ τ *2/w，其中，α是分配比，Λ τ是偏航力矩，w是表示車輛車輪軸距的尺寸的值。

方案13、如方案12所述的方法，包括確定總的力值分配給前輪的分配值是否在前輪的輪胎的摩擦橢圓內(nèi)；確定總的力值分配給后輪的分配值是否在后輪的輪胎的摩擦橢圓內(nèi)；如果總的力值分配給前輪和后輪的分配值均不在前輪和后輪的輪胎的摩擦橢圓內(nèi)，則修改偏航力矩值。方案14、如方案13所述的方法，包括如果總的力值分配給前輪和后輪中至少一個(gè)的分配值在該車輪的輪胎的摩擦橢圓內(nèi)，則修改總的力值分配給前輪和后輪的分配值。方案15、一種用于車道居中系統(tǒng)的故障安全性能的系統(tǒng)，該用于故障安全性能的系統(tǒng)包括與差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)相聯(lián)接的差動(dòng)制動(dòng)控制器；以及與差動(dòng)制動(dòng)控制器和車道居中系統(tǒng)相聯(lián)接的監(jiān)測元件，該監(jiān)測元件被構(gòu)造成監(jiān)測車輛的電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障，并且當(dāng)確定故障已經(jīng)發(fā)生時(shí)，將車道居中系統(tǒng)的輸出切換成差動(dòng)制動(dòng)控制器的輸出，其中差動(dòng)制動(dòng)控制器的輸出提供制動(dòng)命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)為車輛的車輪施加制動(dòng)力，其中通過施加的制動(dòng)力，車輛沿循為車道居中操作確定的期望路徑。方案16、如方案15所述的系統(tǒng),包括期望路徑估計(jì)單元，用以提供車輛期望路徑的數(shù)據(jù)；預(yù)測路徑估計(jì)單元，用以提供車輛預(yù)測路徑的數(shù)據(jù)；以及偏航力矩確定單元，用以基于期望路徑的數(shù)據(jù)和預(yù)測路徑的數(shù)據(jù)確定偏航力矩。方案17、如方案16所述的系統(tǒng)，其中偏航力矩確定單元位于車道居中系統(tǒng)的差動(dòng)制動(dòng)控制器或轉(zhuǎn)向控制器中。方案18、如方案15所述的系統(tǒng)，其中監(jiān)測功能控制車道居中系統(tǒng)給電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的輸出。方案19、一種其上具有存儲(chǔ)的指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)通過處理器執(zhí)行所述指令時(shí)使得處理器執(zhí)行下述方法監(jiān)測車輛的電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障；以及當(dāng)確定電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障已經(jīng)發(fā)生時(shí)，將車道居中系統(tǒng)的操作切換到差動(dòng)制動(dòng)控制器，以輸出差動(dòng)制動(dòng)命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其中，輸出的制動(dòng)命令指示差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)為車輛的車輪施加制動(dòng)力，使得通過施加的制動(dòng)力，車輛沿循為車道居中操作確定的期望路徑。
方案20、如方案19所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中存儲(chǔ)的指令被下載以供車輛的計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行。


作為本發(fā)明的主題在說明書結(jié)論部分被具體地提出并且清楚地被要求保護(hù)。然而，本發(fā)明，關(guān)于操作的方法和組織，與其目的、特征和優(yōu)點(diǎn)一起，可通過參考下面的詳細(xì)描述結(jié)合附圖而得到最好的理解，其中圖I示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有用于車道居中系統(tǒng)的差動(dòng)制動(dòng)故障安全控制的示例性車輛的示意圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于車道居中系統(tǒng)的差動(dòng)制動(dòng)故障安全控制的元件的框圖； 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的并入車道居中系統(tǒng)的差動(dòng)制動(dòng)故障安全控制的框圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在顯示用于確定偏航力矩的期望路徑和預(yù)測路徑的道路上行駛的車輛；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于差動(dòng)制動(dòng)故障安全控制的流程圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相對(duì)于車道中心的車輛位置的側(cè)向動(dòng)力學(xué)(lateral dynamics)；圖7A-7B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于偏航力矩值的順時(shí)針和逆時(shí)針的差動(dòng)制動(dòng)。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，為了使圖示簡單和清楚，在附圖中示出的元件不一定按比例繪制。例如，一些元件的尺寸可為了清楚起見而相對(duì)其它元件夸大。另外，在認(rèn)為合適時(shí)，在附圖中附圖標(biāo)記可能被重復(fù)以表示相應(yīng)或類似元件。
具體實(shí)施例方式在接下來的詳細(xì)描述中，許多具體的細(xì)節(jié)被闡述以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，不需要這些具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本發(fā)明。在其它情況下，公知的方法、程序和部件未被詳細(xì)地描述從而不致使本發(fā)明不清楚。參考圖1，其示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有故障安全差動(dòng)制動(dòng)的車道居中(LC)系統(tǒng)的元件。圖I示出車輛100，其可以是汽車或其它車輛，具有前側(cè)162、后側(cè)164、右側(cè)166和左側(cè)168 (如從上方觀察車輛)。示出的車輛100具有車輪，如左后輪102、右后輪104、左前輪106和右前輪108。在其它實(shí)例中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例也可以采用具有較少車輪如3個(gè)或更多個(gè)車輪如6、8、16個(gè)的車輛。在圖I的實(shí)例中，后輪102、104可聯(lián)接于軸系統(tǒng)112且根據(jù)該軸系統(tǒng)而轉(zhuǎn)向。前輪106、108可連接于軸系統(tǒng)114且根據(jù)該軸系統(tǒng)而轉(zhuǎn)向。前輪106、108也可轉(zhuǎn)向或能夠成角度(如由轉(zhuǎn)向角122、124所示)，例如通過與軸系統(tǒng)114相聯(lián)接的轉(zhuǎn)向柱126的轉(zhuǎn)動(dòng)。駕駛員可通過轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤128而使前輪106、108轉(zhuǎn)向，所述方向盤與轉(zhuǎn)向柱126相聯(lián)接。轉(zhuǎn)向柱126的運(yùn)動(dòng)可被轉(zhuǎn)換為前輪106、108的角度運(yùn)動(dòng)(122、124)。(轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)動(dòng)可使輪106、108轉(zhuǎn)動(dòng)到相同的角度，使得轉(zhuǎn)向角122、124是相同的)。車輛100也可包括用于自主或半自主駕駛功能的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可包括車道居中(LC)系統(tǒng)130。LC系統(tǒng)130可包括用于車道居中的轉(zhuǎn)向控制器(LC轉(zhuǎn)向控制器)132。作為故障安全的備用，本發(fā)明的實(shí)施例可包括用于車道居中的差動(dòng)制動(dòng)控制器(LC差動(dòng)制動(dòng)控制器)134。LC轉(zhuǎn)向控制器132可與電動(dòng)轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)140相結(jié)合操作，從而執(zhí)行車道居中功能(保持車道，變換車道等)。EPS系統(tǒng)140可包括，如根據(jù)輸入命令轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向柱126的致動(dòng)馬達(dá)。轉(zhuǎn)向控制器系統(tǒng)132，例如可輸出用于設(shè)定車輪106、108的轉(zhuǎn)向角度的命令流。EPS系統(tǒng)140在執(zhí)行車道居中功能時(shí)可設(shè)定車輪為這些角度。監(jiān)測模塊136可與LC轉(zhuǎn)向控制器132相結(jié)合操作以監(jiān)測EPS系統(tǒng)140的狀態(tài)。在EPS系統(tǒng)140發(fā)生故障，如電源故障、傳感器故障、自主/半自主系統(tǒng)故障或其它故障(如，EPS系統(tǒng)通訊故障、EPS系統(tǒng)電源線故障、EPS系統(tǒng)控制處理器故障、EPS系統(tǒng)馬達(dá)故障、EPS系統(tǒng)柱或齒條的機(jī)械故障、輪胎漏氣、，EPS轉(zhuǎn)向扭矩失衡等)時(shí)，監(jiān)測模塊136可傳送用于車道居中系統(tǒng)130的控制給LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134。 LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134可與電子差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150相結(jié)合操作，電子差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150可被構(gòu)造為在車輪102、104、106和108上電子應(yīng)用制動(dòng)器152、154、156和158。例如，電子差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150可利用例如被制動(dòng)器致動(dòng)器控制的制動(dòng)器152、154、156和158施加不同的制動(dòng)力給不同的車輪102、104、106和108。當(dāng)EPS系統(tǒng)140發(fā)生故障且駕駛員未準(zhǔn)備好或不能控制方向盤128時(shí)，為安全起見LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134可提供冗余的機(jī)構(gòu)。LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134可確定偏航力矩值，并且然后確定用于車輪102-108的制動(dòng)力以再現(xiàn)該偏航力矩。然后LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134可傳送命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150以控制分別作用于車輪102、104、106和108的制動(dòng)器152、154、156和158上的制動(dòng)力，從而指令車輛的運(yùn)動(dòng)沿循車道居中系統(tǒng)130確定的期望路徑。根據(jù)期望路徑的運(yùn)動(dòng)可被保持一段時(shí)間，如接下來的At秒，以允許駕駛員獲得對(duì)車輛100的轉(zhuǎn)向控制?，F(xiàn)在參考圖2，其示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于車道居中系統(tǒng)的差動(dòng)制動(dòng)故障安全控制的元件的框圖。圖2示出車道居中系統(tǒng)130 (具有LC轉(zhuǎn)向控制器132、LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134和監(jiān)測功能136)中的仲裁和監(jiān)測控制220。圖I中的EPS系統(tǒng)140和差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150也被示出，再加上另外的元件。在圖2中，EPS系統(tǒng)140和差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150被包括在車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)202 (如作為更普通的自主或半自主車輛的控制系統(tǒng)的一部分)中。在一個(gè)實(shí)例中，車道居中系統(tǒng)130可包括可確定行駛車輛的期望路徑和預(yù)測路徑的元件。期望路徑生成單元204可根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)(如車輛質(zhì)量、慣性、尺寸等)和檢測到的車道標(biāo)志(車道標(biāo)志信息可由車道標(biāo)志檢測單元206提供)生成平滑的用于車道居中功能的期望路徑。預(yù)測路徑生成單元208可基于當(dāng)前的車輛動(dòng)力學(xué)(如由車輛狀態(tài)估計(jì)單元210提供)如車速、偏航率以及轉(zhuǎn)向角(車輛前輪跟與車輛側(cè)邊平行的狀態(tài)相比而被轉(zhuǎn)動(dòng)的量)進(jìn)一步生成車輛的預(yù)測未來路徑。在車道居中系統(tǒng)130中，LC控制器212可接收期望路徑和預(yù)測路徑的輸入以生成偏航力矩，偏航力矩可由仲裁和監(jiān)測控制220接收且被LC轉(zhuǎn)向控制器132或LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134所使用，這取決于監(jiān)測功能136是否已檢測到EPS系統(tǒng)140的故障。確定和生成期望路徑和預(yù)測路徑的方法和系統(tǒng)以及期望路徑和預(yù)測路徑數(shù)據(jù)可以在名稱為 “PATH GENERATION ALGORITHM FOR AUTOMATED LANE CENTERING ANDLANE CHANGING CONTROL SYSTEM(用于自動(dòng)車道居中和車道變換控制系統(tǒng)的路徑生成算法)”的美國專利申請(qǐng) NO. 12/143，439 和名稱為 “MODEL BASED PREDICTIVE CONTROL FORAUTOMATED LANE CENTERING/CHANGING CONTROL SYSTEMS (用于自動(dòng)車道居中 /變換控制系統(tǒng)的基于模型的預(yù)測控制)”的美國專利申請(qǐng)NO. 12/399，317中被找到，兩者均被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人且其全部內(nèi)容均通過參考并入本文。在圖2中，仲裁和監(jiān)測控制220可接收偏航力矩而監(jiān)測功能136可監(jiān)測EPS系統(tǒng)140的狀態(tài)(如通過車輛動(dòng)力學(xué)202)。如果EPS系統(tǒng)140的操作是正常的，則接收到的偏航力矩可被傳送給LC轉(zhuǎn)向控制器132。LC轉(zhuǎn)向控制器132可將接收到的偏航力矩轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)向扭矩且生成轉(zhuǎn)向角(S)的命令，該命令可被傳送到EPS系統(tǒng)140。在檢測到EPS系統(tǒng)140的故障的情況下，監(jiān)測功能136可將控制切換到LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134。在這種情況下，LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134可代替LC轉(zhuǎn)向控制器132接收偏航力矩。使用接收到的偏航力矩,LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134例如可生成差動(dòng)制動(dòng)力且發(fā)送制動(dòng)力的命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150以控制車輛和例如保持車道居中系統(tǒng)130 (如在執(zhí)行車道變換或保持在車道上居中時(shí)) 的期望路徑。在應(yīng)用差動(dòng)制動(dòng)控制以保持車道居中功能中，LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134(故障安全系統(tǒng))可利用偏航力矩(如通過期望路徑和預(yù)測路徑信息生成的偏航力矩值)來找到在時(shí)間間隔內(nèi)一系列車輛可用車輪的制動(dòng)命令。LC控制器212可例如利用代價(jià)最小化函數(shù)來生成偏航力矩，代價(jià)最小化函數(shù)用于最小化車輛的期望路徑和預(yù)測路徑之間的差異。如圖2所示，當(dāng)監(jiān)測功能136將控制(在EPS系統(tǒng)140發(fā)生故障時(shí))從LC轉(zhuǎn)向控制器132切換至LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134時(shí)，輸入切換功能216 (例如，表示檢測功能監(jiān)測功能136的邏輯功能)可將偏航力矩?cái)?shù)據(jù)(如，通過LC控制器212生成)傳送到LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134(如圖2中的實(shí)線箭頭所示)。另外，輸出切換功能218(如，表示監(jiān)測功能136的邏輯功能)可將LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134的輸出傳送到車輛動(dòng)力學(xué)202以通過差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150處理。當(dāng)EPS系統(tǒng)140沒有發(fā)生故障時(shí)，仲裁和監(jiān)測控制220的運(yùn)行可通過切換功能216和218處的虛線箭頭所示，此時(shí)偏航力矩?cái)?shù)據(jù)被傳送到LC轉(zhuǎn)向控制器132，以確定可被傳送到EPS系統(tǒng)140的轉(zhuǎn)向扭矩(如轉(zhuǎn)向扭矩命令)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134可根據(jù)接收到的偏航力矩值例如為每個(gè)車輪生成制動(dòng)命令以最小化在車輛期望路徑和車輛預(yù)測路徑之間的定向和偏移誤差(如車輛航向和側(cè)向偏移位置的差)。監(jiān)測功能136利用輸出切換218的邏輯功能可傳送通過差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150執(zhí)行的命令?，F(xiàn)在參考圖3，其示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的并入車道居中系統(tǒng)的差動(dòng)制動(dòng)故障安全控制的另一個(gè)例子。圖3示出圖1-2的元件，如具有LC控制器212以及仲裁和監(jiān)測控制212 (包括LC轉(zhuǎn)向控制器系統(tǒng)132，LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134和監(jiān)測功能136)的車道居中系統(tǒng)130。圖3還示出了來自圖2的EPS系統(tǒng)140、差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150、期望路徑估計(jì)單元204和預(yù)測路徑估計(jì)單元208，再加上另外的元件。圖3中，車道檢測傳感器302可傳送車道感測信息(如相對(duì)于車輛中心表示車道標(biāo)志的多項(xiàng)式方程)給傳感器綜合單元304。名稱為“PATH GENERATION ALGORITHMFOR AUTOMATED LANE CENTERING AND LANECHANGING CONTROL SYSTEM (用于自動(dòng)車道居中和車道變換控制系統(tǒng)的路徑生成算法)”的美國專利申請(qǐng)NO. 12/143,439以及名稱為“MODEL BASED PREDICTIVE CONTROL FOR AUTOMATED LANE CENTERING/CHANGING CONTROLSYSTEMS(用于自動(dòng)車道居中/變換控制系統(tǒng)的基于模型的預(yù)測控制)”的美國專利申請(qǐng)NO. 12/399，317，兩者均被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人且均通過參考并入本文，公開了用于生成和提供車道感測信息的系統(tǒng)和方法。傳感器綜合單元304也可接收來自其他車輛傳感器306的信息(如速度計(jì)的讀數(shù)、偏航率數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)向傳感器的讀數(shù))。傳感器綜合單元304可根據(jù)接收到的信息生成車道路徑估計(jì)結(jié)果(包括如車道曲率、車道寬度、距車道中心的偏移值以及航向角的估計(jì)值)。該信息可轉(zhuǎn)給期望路徑生成單元204 (如通過LC控制器212)。期望路徑生成單元204可使用接收到的信息連同其他車道居中要素308，如車道偏移控制信息(其可包括來自駕駛員的命令的車道偏移，駕駛員可能想要與車道中心偏移IOcm)和車道分岔管理信息(如表示是否車道被分成兩個(gè)車道或者車道與相鄰車道合并的信息)以提供給LC控制器212期望路徑。期望路徑可以用表示此刻所期望的位置和航向
的坐標(biāo)和航向的形式被提供，如(XDesired，yDesired，Θ Desired) °除了期望路徑信息之外，LC控制器212也可接收預(yù)測路徑信息。車輛傳感器信息306也可由預(yù)測路徑生成單元208接收，預(yù)測路徑生成單元208可提供給LC轉(zhuǎn)向控制器132預(yù)測車輛路徑(例如，以表示此刻的預(yù)測位置和航向的坐標(biāo)如(XPralirtral，yPralirtral，Θ Predicted)的形式)以及車輛預(yù)測狀態(tài)的信息，如預(yù)測車速。利用該期望和預(yù)測的路徑信息，LC控制器212可生成供LC轉(zhuǎn)向控制器132或LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134使用的偏航力矩值。在該實(shí)例中，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生任何故障前，LC轉(zhuǎn)向控制器132可利用該偏航力矩信息(基于期望和預(yù)測的路徑)以生成用于車道居中的轉(zhuǎn)向命令(如轉(zhuǎn)向角(㈨)，該轉(zhuǎn)向命令可通過監(jiān)測功能136發(fā)送至EPS系統(tǒng)140。人機(jī)界面(HMI)單元312可檢測駕駛員是否保持轉(zhuǎn)向并轉(zhuǎn)達(dá)來自車輛駕駛員的命令，如轉(zhuǎn)向超馳(steering override)命令和轉(zhuǎn)向超馳終止命令。該超馳命令例如可通過LC轉(zhuǎn)向控制器132中斷用于車道居中的轉(zhuǎn)向命令的輸出。監(jiān)測功能136可監(jiān)測EPS系統(tǒng)140的狀態(tài)，在EPS系統(tǒng)140發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)測功能136可將車道居中系統(tǒng)130內(nèi)的控制切換至LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134，LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134例如，接下來可以在EPS系統(tǒng)140發(fā)生故障時(shí)，接收偏航力矩?cái)?shù)據(jù)并且將制動(dòng)命令發(fā)送給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150 (通過監(jiān)測功能136)，從而例如保持車道居中功能(如在執(zhí)行車道變換或保持在車道上居中時(shí))的期望路徑。差動(dòng)制動(dòng)控制器134可使用偏航力矩?cái)?shù)據(jù)(如通過期望路徑和預(yù)測路徑信息生成)來找到在時(shí)間間隔內(nèi)一系列車輛可用車輪的制動(dòng)命令，其最小化車輛期望路徑和預(yù)測路徑之間的差異。在這樣的實(shí)例中，當(dāng)電動(dòng)轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)140發(fā)生故障時(shí)，基于轉(zhuǎn)向的車道居中控制器系統(tǒng)可不使用期望路徑和預(yù)測路徑來生成轉(zhuǎn)向命令(如轉(zhuǎn)向角(δ )命令)。圖2-3所示的實(shí)例中，偏航力矩?cái)?shù)據(jù)通過LC控制器212生成且根據(jù)EPS系統(tǒng)140的狀態(tài)被傳送給LC轉(zhuǎn)向控制器134或LC差動(dòng)制動(dòng)控制器。這里應(yīng)該注意到，在其它實(shí)例中也可以將LC控制器212的功能并入LC差動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器。例如，如果用于車道居中控制的故障安全機(jī)構(gòu)被并入不使用偏航力矩進(jìn)行車道居中的車道居中系統(tǒng)，則該故障安全機(jī)構(gòu)仍可通過將LC控制器212的偏航力矩生成功能并入LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134而被使用。其它關(guān)于偏航力矩生成和差動(dòng)制動(dòng)控制功能的結(jié)構(gòu)也是可以的。
在操作中，根據(jù)確定的或接收到的偏航力矩值，LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134可確定車輛車輪(如圖I中的102-108)的制動(dòng)力，其中所確定的制動(dòng)力再現(xiàn)偏航力矩。當(dāng)偏航力矩值被進(jìn)一步確定或接收時(shí)，LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134可生成制動(dòng)力命令流以用于車輛的車輪。在該實(shí)例中，應(yīng)當(dāng)注意到，當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，EPS系統(tǒng)140會(huì)不能接收用于轉(zhuǎn)向角(S)的轉(zhuǎn)向命令，并且在發(fā)生這種故障時(shí)，其他功能可被用于保持車道居中控制，如差動(dòng)制動(dòng)。在某些實(shí)例中，當(dāng)EPS系統(tǒng)140已發(fā)生故障時(shí)，車輪的轉(zhuǎn)向響應(yīng)可能極不靈活或是鎖止的，并且轉(zhuǎn)向角也可能不能改變或很難改變。雖然在這樣的實(shí)例中，EPS系統(tǒng)140不能改變轉(zhuǎn)向角，但是轉(zhuǎn)向傳感器(車輛傳感器306的一部分)可被提供以讀取轉(zhuǎn)向角。因此，在這樣的實(shí)例中，盡管電動(dòng)轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)可能失效，但是，可以假設(shè)轉(zhuǎn)向角(δ)仍然是可以被測量的以用于確定諸如偏航力矩的值。在本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例中，車道居中系統(tǒng)130的元件(如圖3所示的132、134、136、204、208、212、220、304和308)可以是通過處理器320執(zhí)行的可執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序代 碼元件、軟件元件。在圖3中，存儲(chǔ)器322包括車道居中系統(tǒng)130的程序模塊(可執(zhí)行軟件的)。每個(gè)模塊(如132、134、136、204、208、212、220、304和308)當(dāng)通過處理器320而被執(zhí)行時(shí)，例如可執(zhí)行本文所描述的過程。處理器320可以是通用PC處理器，被構(gòu)造成在車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中操作，或處理器320可以是被設(shè)計(jì)用以執(zhí)行車道居中系統(tǒng)130的功能的專用處理器。處理器320可以是單個(gè)處理器或處理器320可以包含多個(gè)處理器且能夠進(jìn)行分布式處理和/或并行處理。存儲(chǔ)器322可以包括例如處理器存儲(chǔ)器如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或其它由處理器320可存取和可使用以執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器322中的程序的存儲(chǔ)器。另外，車道居中系統(tǒng)130的元件(如132、134、136、204、208、212、220、304和308)可以保持在存儲(chǔ)裝置324(車道居中系統(tǒng)130的每個(gè)模塊132、134、136、204、208、212、220、304和308可從其下載和安裝(例如，到存儲(chǔ)器322))中，存儲(chǔ)裝置324可包括盤或服務(wù)器存儲(chǔ)裝置，便攜式存儲(chǔ)器如光盤(CD)存儲(chǔ)器和/或DVD存儲(chǔ)器和系統(tǒng)存儲(chǔ)器，如硬盤驅(qū)動(dòng)器或固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)，模塊132、134、136、204、208、212、220、304和308可被安裝在其上。例如，用于執(zhí)行車道居中系統(tǒng)130的功能(例如，132、134、136、204、208、212、220、304和308)和本文描述的過程的存儲(chǔ)指令可被下載而被車輛的計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行，如處理器320。盡管車道居中系統(tǒng)130(如 132、134、136、204、208、212、220、304 和 308)可以是軟件元件，在一個(gè)實(shí)例中，在另一實(shí)例(未示出)中，一個(gè)或多個(gè)車道居中系統(tǒng)130的元件可作為計(jì)算機(jī)硬件元件以電路形式實(shí)施?，F(xiàn)在參考圖4，其示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的行駛在顯示用于確定偏航力矩的期望路徑404和預(yù)測路徑406的道路402上的車輛400。例如，期望路徑生成單元204 (在圖2-3中)可生成，如期望路徑404 (例如以諸如(xDesiral，yDesiral，Θ Desired)的坐標(biāo)的形式)，以及預(yù)測路徑生成單元208(在圖2-3中)可生成，如預(yù)測路徑406 (例如以諸如(Xftedicted,
ypredicted， ^ Predicted)白勺白勺^Desired ^Desiredj ^ Desired)矛口 (Xpredicted，^Predicted
Θ Predicted)可對(duì)應(yīng)，如圖4中箭頭所示，其中期望路徑和預(yù)測路徑每個(gè)的坐標(biāo)分別表示在期望路徑404的曲線和預(yù)測路徑406的曲線每個(gè)上的點(diǎn)?，F(xiàn)在參考圖5，其示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于車道控制系統(tǒng)的采用差動(dòng)制動(dòng)的故障安全控制的過程500的示例性的流程。步驟502-510例如可以通過處理器(如圖3中的處理器320)執(zhí)行以用在執(zhí)行車道居中控制系統(tǒng)啟用功能中，例如對(duì)包括例如LC控制器212、監(jiān)測功能136、LC轉(zhuǎn)向控制器132和LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134的車道居中系統(tǒng)130的編程。在步驟502中，過程500開始，且在步驟504，處理器例如默認(rèn)地可停用(disengage)車道居中系統(tǒng)130。在步驟506中，處理器500可確定駕駛員是否已經(jīng)請(qǐng)求(如通過人機(jī)界面312)車道變換功能。如果在步驟506中，駕駛員未請(qǐng)求車道變換功能，則過程500返回到步驟504。如果駕駛員確實(shí)請(qǐng)求了車道變換功能，則過程500可進(jìn)入步驟508以確定車道居中系統(tǒng)130是否可用于操作?？赡苡捎陔娫垂收?、處理器故障或其它故障，車道居中系統(tǒng)130不可用或不在線。如果在步驟508中，過程500確定車道居中系統(tǒng)不可用，則過程500可返回至步驟 504 (如等待另一個(gè)對(duì)車道居中功能的駕駛員請(qǐng)求)。如果在步驟508中，過程500確定車道居中系統(tǒng)130是可用的，則在步驟510中過程500可啟動(dòng)車道居中過程，如期望路徑估計(jì)(如通過期望路徑生成單元204)、預(yù)測路徑估計(jì)(如通過預(yù)測路徑生成單元208) LC控制器212以及仲裁和監(jiān)測控制220 (包括LC轉(zhuǎn)向控制器132)。在步驟510中，基于期望路徑和預(yù)測路徑的輸入(如參見圖2-3)，LC控制器212可生成偏航力矩值，LC轉(zhuǎn)向控制器132可利用這些偏航力矩值通過給EPS系統(tǒng)140的命令來控制車輛的轉(zhuǎn)向角，并將車輛移于確定的車道中心，如響應(yīng)于車道居中請(qǐng)求(且當(dāng)車輛移動(dòng)時(shí)使車輛在車道中居中)。在步驟512中，過程500可確定電動(dòng)轉(zhuǎn)向是否已發(fā)生故障。例如，執(zhí)行監(jiān)測功能136的處理器320可監(jiān)測EPS系統(tǒng)140的狀態(tài)，(例如讓監(jiān)測功能在單獨(dú)的處理線程上監(jiān)測EPS系統(tǒng)140)。如果在步驟512中，過程500確定EPS系統(tǒng)140沒有發(fā)生故障，則例如執(zhí)行監(jiān)測功能136的處理器320可以不干預(yù)，并且處理器320可允許LC轉(zhuǎn)向控制器132的功能保持啟用。如果在步驟512中，過程500確定EPS系統(tǒng)140已經(jīng)發(fā)生故障，則例如執(zhí)行監(jiān)測功能136的處理器320可將過程控制從LC轉(zhuǎn)向控制器132切換至LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134。LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134可例如發(fā)送命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)150以控制車輛，并且例如保持車道居中功能(如在執(zhí)行車道變換或保持在車道上居中時(shí))的期望路徑。當(dāng)監(jiān)測功能136已將控制切換到LC差動(dòng)制動(dòng)功能時(shí)，LC控制器212可繼續(xù)生成偏航力矩值。在這樣的實(shí)例中，如執(zhí)行LC控制器212的處理器320，可在步驟514中接收關(guān)于期望路徑生成的數(shù)據(jù)。在步驟516中，例如執(zhí)行LC控制器212的處理器320，可接收車輛路徑預(yù)測信息。處理器320在步驟518中，如執(zhí)行LC控制器212，可為車道控制計(jì)算偏航力矩值。在每個(gè)情況下計(jì)算的偏航力矩值可傳送給LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134 (如用于確定要作用于車輪的差動(dòng)力)。在另一實(shí)例中(未示出)，用于計(jì)算偏航力矩值的LC控制器212的功能，可并入LC差動(dòng)制動(dòng)控制器134，并且在該實(shí)例中，步驟514、516和518可通過單獨(dú)執(zhí)行LC差動(dòng)制動(dòng)過程134的處理器320被執(zhí)行。其它處理配置也是可能的。在過程500的步驟518中確定偏航力矩時(shí)，處理器320可根據(jù)最小化車輛期望路徑和預(yù)測路徑的代價(jià)函數(shù)來計(jì)算偏航力矩(△ τ)的值?？梢岳玫拇鷥r(jià)函數(shù)的一個(gè)例子是
權(quán)利要求
1.一種用于車道居中系統(tǒng)的故障安全性能的方法，該方法包括 利用計(jì)算機(jī)處理器， 監(jiān)測車輛的電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障；以及 當(dāng)確定電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障已經(jīng)發(fā)生時(shí)，將車道居中系統(tǒng)的操作切換到差動(dòng)制動(dòng)控制器以輸出差動(dòng)制動(dòng)命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)， 其中，輸出的制動(dòng)命令指示差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)為車輛的車輪施加制動(dòng)力，使得通過施加的制動(dòng)力，車輛沿循為車道居中操作確定的期望路徑。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，包括通過確定偏航力矩來確定差動(dòng)制動(dòng)命令。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中偏航力矩是根據(jù)最小化車輛的期望路徑和預(yù)測路徑之間的差異的代價(jià)函數(shù)來確定的。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中偏航力矩是在如下代價(jià)函數(shù)中最小化側(cè)向偏移誤差(yerr)和航向角誤差(Perr)的A t的值
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中Q(X)和R(t)中的至少一個(gè)包括通過車輛動(dòng)力學(xué)仿真或車輛測試確定的預(yù)定值。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，包括基于偏航力矩確定總的力值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中總的力值表示要分配給車輛前輪和后輪的總的力。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中前輪和后輪在車輛右手側(cè)或左手側(cè)。
9.一種用于車道居中系統(tǒng)的故障安全性能的系統(tǒng)，該用于故障安全性能的系統(tǒng)包括 與差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)相聯(lián)接的差動(dòng)制動(dòng)控制器；以及 與差動(dòng)制動(dòng)控制器和車道居中系統(tǒng)相聯(lián)接的監(jiān)測元件，該監(jiān)測元件被構(gòu)造成監(jiān)測車輛的電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障，并且當(dāng)確定故障已經(jīng)發(fā)生時(shí)，將車道居中系統(tǒng)的輸出切換成差動(dòng)制動(dòng)控制器的輸出， 其中差動(dòng)制動(dòng)控制器的輸出提供制動(dòng)命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)為車輛的車輪施加制動(dòng)力，其中通過施加的制動(dòng)力，車輛沿循為車道居中操作確定的期望路徑。
10.一種其上具有存儲(chǔ)的指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)通過處理器執(zhí)行所述指令時(shí)使得處理器執(zhí)行下述方法 監(jiān)測車輛的電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障；以及 當(dāng)確定電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障已經(jīng)發(fā)生時(shí)，將車道居中系統(tǒng)的操作切換到差動(dòng)制動(dòng)控制器，以輸出差動(dòng)制動(dòng)命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)， 其中，輸出的制動(dòng)命令指示差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)為車輛的車輪施加制動(dòng)力，使得通過施加的制動(dòng)力，車輛沿循為車道居中操作確定的期望路徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用差動(dòng)制動(dòng)的車道居中故障安全控制，具體提供了一種用于車道居中系統(tǒng)的故障安全性能的方法、系統(tǒng)和非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。監(jiān)測車輛的電動(dòng)轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)的故障，并且當(dāng)確定EPS系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生故障時(shí)，將車道居中系統(tǒng)的操作切換至差動(dòng)制動(dòng)控制器以輸出差動(dòng)制動(dòng)命令給差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其中輸出的制動(dòng)命令指示差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)為車輛車輪施加制動(dòng)力，這樣通過施加的制動(dòng)力，車輛沿循為車道居中操作確定的期望路徑。
文檔編號(hào)B60W30/12GK102765386SQ20121021056
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者J-W·李, N·K·莫什楚克, S-K·陳 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司