專利名稱：基于車道保持輔助系統(tǒng)用圖像傳感器的電動轉(zhuǎn)向側(cè)風(fēng)補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛系統(tǒng)，特別是與車輛系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向技術(shù)相關(guān)，具體為一種基于車道保持輔助系統(tǒng)用圖像傳感器的電動轉(zhuǎn)向側(cè)風(fēng)補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
韓國第10-2006-0069679號專利使反映駕駛者駕駛特性的電動轉(zhuǎn)向器相關(guān)技術(shù)成為眾所周知的技術(shù)。這種電動轉(zhuǎn)向器一方面通過加速度的均方根數(shù)值判斷加速與減速的頻度及幅度，另一方面通過轉(zhuǎn)向角速度的均方根數(shù)值判斷駕駛者緊急轉(zhuǎn)向的頻度及幅度，轉(zhuǎn)向器所具有的這種反映駕駛特性的操作功能可以根據(jù)駕駛者的駕駛特性增加或減少轉(zhuǎn)向輔助動力，從而確保轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性。但該專利中的技術(shù)僅考慮了駕駛者的駕駛特性，如圖1-A所示，車輛受到側(cè)面風(fēng)的壓力，或如圖1-B所示，車輛行駛在傾斜路面時(shí)，即外部因素對駕駛者的直行產(chǎn)生作用時(shí)，該技術(shù)方案無法針對所述情況進(jìn)行補(bǔ)償。因此，在現(xiàn)有技術(shù)方案中，駕駛者為了保持直行，需要直接對外力進(jìn)行補(bǔ)償，則必須朝與外力相反的方向施加轉(zhuǎn)向力，但如果外力持續(xù)時(shí)間很長，駕駛者為保持直行，就必須持續(xù)用力，這就導(dǎo)致駕駛者產(chǎn)生轉(zhuǎn)向疲勞感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種車輛在直行過程中，因外力脫離直行狀態(tài)時(shí)，為保持車輛直行自動進(jìn)行轉(zhuǎn)向補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)方案。本發(fā)明提出的一種基于車道保持輔助系統(tǒng)用圖像傳感的電動轉(zhuǎn)向側(cè)風(fēng)補(bǔ)償方法包括:判斷車輛的行駛速度是否超出標(biāo)準(zhǔn)速度的階段；如果所述行駛速度超出標(biāo)準(zhǔn)速度，將依據(jù)從車道保持輔助系統(tǒng)(Lane Keeping Assist System)的圖像傳感器處獲取前方道路曲率(Curvature)信息、與車道間的方位角(Heading Angle)信息及相對車道的側(cè)向位移信息判斷所述車輛是否正在直行的階段；如果判斷所述車輛處于直行狀態(tài)，則進(jìn)入判斷車輛是否產(chǎn)生了轉(zhuǎn)向力矩的階段；如果產(chǎn)生了所述轉(zhuǎn)向力矩，則進(jìn)入對所述轉(zhuǎn)向力矩進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾A段。在對所述車輛是否直行進(jìn)行判斷的階段，還考慮了轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向角速度相關(guān)信息，然后再判斷車輛是否直行。另外，在判斷所述車輛是否處于直行狀態(tài)的階段，是在所述轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向角速度、所述前方道路曲率及所述前方方位角(Heading Angle)、所述側(cè)向位移等所有數(shù)值均滿足指定范圍的情況下，判斷所述車輛是否直行。并且在判斷所述車輛是否處于直行狀態(tài)的階段，是所述數(shù)值在一定時(shí)間內(nèi)持續(xù)滿足所述指定范圍時(shí)，判斷所述車輛是否直行。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明具有緩解駕駛者轉(zhuǎn)向疲勞的效果，另外，通過縮短判斷車輛是否直行的監(jiān)測時(shí)間，進(jìn)一步提高了控制的效率。一般情況下，具有LKAS的車輛都裝配了圖像傳感器及MDPS (Motor-Driven Power Steering),所以本發(fā)明還具有無需增加硬件設(shè)備,僅通過增加軟件就可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的優(yōu)點(diǎn)。


圖1-A是車輛受到側(cè)面風(fēng)的壓力時(shí)，為保持車輛直行而施加轉(zhuǎn)向力的示例圖；圖1-B是車輛行駛在傾斜路面時(shí)，保持車輛直行而施加轉(zhuǎn)向力的示例圖；圖2是側(cè)風(fēng)補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行側(cè)風(fēng)補(bǔ)償?shù)牧鞒虉D；圖3是圖2中標(biāo)記的子過程①、②、③的細(xì)化流程圖；圖4是對LKAS圖像傳感器輸出的信號進(jìn)行說明的參考圖；圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中應(yīng)用LKAS輸出信息，圖2過程中的子過程①、②、③的細(xì)化流程圖；圖6是根據(jù)圖5采用側(cè)風(fēng)補(bǔ)償邏輯的系統(tǒng)體現(xiàn)施加側(cè)風(fēng)補(bǔ)償力矩的示例圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，這將使所述及本發(fā)明的更多形態(tài)變得更為清楚。如圖2所不,為本發(fā)明MDPS (Motor-Driven Power Steering)側(cè)風(fēng)補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行側(cè)風(fēng)補(bǔ)償?shù)幕玖鞒虉D。在車輛行駛過程中，控制單元為進(jìn)行側(cè)風(fēng)補(bǔ)償系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制，首先判斷車輛是否在高速行駛(步驟S200)。例如，控制單元在車輛以60kph以上速度行駛時(shí)，判斷車輛在高速行駛。如判斷車輛處于高速行駛狀態(tài)后，控制單元判斷車輛是否處于直行狀態(tài)(步驟S210)。如判斷車輛處于直行狀態(tài)，控制單元是否發(fā)生外力引起的側(cè)向傾斜(步驟S220)。滿足以上情況時(shí)，控制單元就能夠預(yù)測駕駛者準(zhǔn)備轉(zhuǎn)向?qū)?dǎo)致的側(cè)向傾斜，從而進(jìn)行補(bǔ)償控制。具體來說，控制單元將會根據(jù)側(cè)向傾斜的程度，在轉(zhuǎn)向電動機(jī)力矩端輸入力矩疊加值，進(jìn)行補(bǔ)償控制(步驟S230)。完成補(bǔ)償控制后，控制單元判斷車輛是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果不是，就重新回到步驟S220階段。圖3是圖2過程中的標(biāo)記的子過程①、②、③的細(xì)化流程圖。控制單元通過轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向角速度信號判斷轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向角速度是否在一定的臨界值范圍之內(nèi)(步驟S300和步驟S310)。如果滿足條件，控制單元將通過車速及偏航角速度(yaw rate)推斷當(dāng)前行駛道路的曲率半徑(阿克曼半徑ackermann Radius),然后進(jìn)一步判斷所推測的曲率半徑數(shù)值是否大于一定的臨界值(步驟S320)。如果曲率半徑數(shù)值大于一定的臨界值，控制單元將監(jiān)測這種狀態(tài)是否持續(xù)一定時(shí)間(例如:10秒)(步驟3330)。如果持續(xù)了一定時(shí)間，那么控制單元將進(jìn)一步判斷是否產(chǎn)生了轉(zhuǎn)向力矩(轉(zhuǎn)向柱力矩)(步驟S340)，并對當(dāng)前產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向柱力矩(電動機(jī)力矩)進(jìn)行補(bǔ)償(步驟S350)。如果在所述過程中推斷的曲率半徑數(shù)值很大，那么就可以判斷道路的彎曲程度很小，從而可以推斷其為直線道路。但如果駕駛者過度轉(zhuǎn)向，測得的道路曲率數(shù)值就會因駕駛者的轉(zhuǎn)向所導(dǎo)致的偏航轉(zhuǎn)向角的變化而變得不正確，而且當(dāng)駕駛者確實(shí)在斜向駕駛時(shí)，偏航轉(zhuǎn)向角將變得接近于0，這時(shí)很難判斷車輛是在平行道路行駛還是與道路成傾斜角度行駛。因此，只有對行駛狀況進(jìn)行充分的監(jiān)測，才能正確地將駕駛者的轉(zhuǎn)向意圖與道路情況相關(guān)聯(lián)(correlation),從而減少誤動作及敏感動作。
正如下面所述，本發(fā)明的形態(tài)之一側(cè)風(fēng)補(bǔ)償系統(tǒng)如圖4所示，從車道保持輔助系統(tǒng)(Lane Keeping Assist System，LKAS)處獲取車輛相對車道的側(cè)向位移(位置)、道路曲率及車道方位角等信號，并通過應(yīng)用這些信號迅速、準(zhǔn)確地判斷駕駛者是否在直線道路上直行。具體地說，本發(fā)明的形態(tài)之一側(cè)風(fēng)補(bǔ)償系統(tǒng)除了轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向角速度信息外，還依據(jù)LKAS圖形傳感器輸出的前方道路曲率(Curvature)信息，前方車道方位角(HeadingAngle)信息及到車道邊緣的側(cè)向偏移(Lateral Offset)信息對車輛是否直行進(jìn)行判斷。圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中應(yīng)用LKAS輸出信息，圖2過程中的子過程①、②、③的細(xì)化流程圖?？刂茊卧獞?yīng)用轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向角速度信號，判斷轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向角速度是否在一定的臨界值范圍之內(nèi)(步驟S500)(步驟S510)。如果在一定范圍內(nèi)，控制單元繼續(xù)判斷從LKAS圖像傳感器處獲取的前方道路曲率數(shù)值及前方車道方位角是否在一定的臨界值范圍之內(nèi)(步驟S520和步驟S530)，另外應(yīng)用到車道邊緣的側(cè)向偏移判斷到車道邊緣的距離(Distanceto Lane Boundary，DTLB)的變動率是否在一定臨界值的范圍之內(nèi)(S540)。如果DTLB變動量在一定的臨界值范圍之內(nèi)，控制單元將監(jiān)測這種狀態(tài)是否持續(xù)了一定時(shí)間(步驟S550)。如果持續(xù)了一定的時(shí)間，控制單元將判斷是否發(fā)生轉(zhuǎn)向角偏移(步驟S560)，如果發(fā)生偏移則對轉(zhuǎn)向角進(jìn)行補(bǔ)償(步驟S570)。圖3的方法中存在實(shí)際前方道路的曲率信息受到駕駛者影響的問題，而圖5的方法則可以排除這種影響，使車輛能夠更為準(zhǔn)確地把握實(shí)際道路信息，從而有助于判斷車輛是否直行。另外，因?yàn)槟軌蛑儡嚨狼芯€方向矢量與車輛中心線之間的角度，所以能夠根據(jù)前方車道方位角信息判斷駕駛者是與車道平行直行，還是與車道成傾斜角度行駛而不產(chǎn)生偏航角速度。而且可應(yīng)用相對車道的側(cè)向偏移，通過到車道邊緣的距離(DTLB)獲得接近車道的速度及偏移量，這比圖3的方法更為穩(wěn)定，并能夠更為準(zhǔn)確地判斷車輛行駛的狀況。另外，應(yīng)用LKAS圖形傳感器輸出信息的最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠大大縮短監(jiān)測駕駛者行駛的時(shí)間。圖3的方法中判斷車輛是否直行的依據(jù)均來自車輛自身的信號，因此敏感度相對較低，并且只有在非常明確的情況下車輛才能發(fā)生動作，所以所需的監(jiān)測時(shí)間相對很長(約10秒)，這就降低了側(cè)風(fēng)補(bǔ)償邏輯的控制效率，也就是說只能進(jìn)行較少次數(shù)的側(cè)風(fēng)補(bǔ)償，這是一個(gè)缺點(diǎn)。但如圖5方法所示，如果能夠?qū)崟r(shí)應(yīng)用圖形傳感器的信息，對行駛信息進(jìn)行反饋，那么步驟S550中的監(jiān)測時(shí)間就會大大少于原來所需的時(shí)間，在效率方面具有很大的優(yōu)點(diǎn)。圖6是根據(jù)圖5的方法采用側(cè)風(fēng)補(bǔ)償邏輯的系統(tǒng)體現(xiàn)施加側(cè)風(fēng)補(bǔ)償力矩的示例圖。其中標(biāo)號①的位置表示把握施加于車輛的側(cè)風(fēng)，標(biāo)號②的位置表示施加用箭頭體現(xiàn)的側(cè)風(fēng)補(bǔ)償力矩，這樣就可以緩解駕駛者的轉(zhuǎn)向疲勞感。一方面，在轉(zhuǎn)向電動機(jī)力矩端施加圖3中駕駛者維持的轉(zhuǎn)向力矩，即在步驟S340中算出的與所把握的轉(zhuǎn)向力矩相當(dāng)?shù)碾妱訖C(jī)力矩。但如果在轉(zhuǎn)向電動機(jī)力矩端施力，也只有在了解MDPS本身的邏輯的情況下，才能進(jìn)行正確的控制，所以如果應(yīng)用其它公司的MDPS，兼容性方面就會存在很大的劣勢。作為本發(fā)明形態(tài)之一的控制單元可以通過對轉(zhuǎn)向角進(jìn)行 PID 控制(proportional integral derivative control)(公式(I))施加能夠維持轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向力矩，這就使直觀的控制成為可能。公式(I)為進(jìn)行PID控制，給出了補(bǔ)償力矩(Tcompensation)及整體MDPS輔助力矩(Tassist, Total)的計(jì)算公式,具體如下:SffAerr=SffAlg -SffAcurrerg
權(quán)利要求
1.一種基于車道保持輔助系統(tǒng)用圖像傳感器的電動轉(zhuǎn)向側(cè)風(fēng)補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟: 判斷車輛的行駛速度是否超出標(biāo)準(zhǔn)速度的階段； 如果所述行駛速度超出標(biāo)準(zhǔn)速度，則依據(jù)從車道保持輔助系統(tǒng)的圖像傳感器處獲取的前方道路曲率信息、與車道間的方位角信息及相對車道的側(cè)向位移信息判斷所述車輛是否正在直行的階段； 如果判斷所述車輛處于直行狀態(tài)，則進(jìn)入判斷車輛是否產(chǎn)生了轉(zhuǎn)向力矩的階段；以及 如果產(chǎn)生了所述轉(zhuǎn)向力矩，則進(jìn)入對所述轉(zhuǎn)向力矩進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾A段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車道保持輔助系統(tǒng)用圖像傳感器的電動轉(zhuǎn)向側(cè)風(fēng)補(bǔ)償方法，其特征在于， 判斷所述車輛是否處于直行狀態(tài)的階段時(shí)，還進(jìn)一步考慮了轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向角速度，判斷車輛是否直行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于車道保持輔助系統(tǒng)用圖像傳感器的電動轉(zhuǎn)向側(cè)風(fēng)補(bǔ)償方法，其特征在于， 在判斷所述車輛是否處于直行狀態(tài)的階段中，在所述轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向角速度、所述前方道路曲率及所述前方方位角、所述側(cè)向位移所有數(shù)值均滿足指定范圍的情況下，判斷所述車輛是否直行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于車道保持輔助系統(tǒng)用圖像傳感器的電動轉(zhuǎn)向側(cè)風(fēng)補(bǔ)償方法，其特征在于， 在判斷所述車輛是否處于直行狀態(tài)的階段中，在所述數(shù)值在一定時(shí)間內(nèi)持續(xù)滿足所述指定范圍時(shí)，判斷所述車輛是否直行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于車道保持輔助系統(tǒng)用圖像傳感器的電動轉(zhuǎn)向側(cè)風(fēng)補(bǔ)償方法，其特征在于， 在所述補(bǔ)償階段，根據(jù)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向力矩，通過對轉(zhuǎn)向角進(jìn)行PID控制，在轉(zhuǎn)向電動機(jī)力矩端施力。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于車道保持輔助系統(tǒng)用圖像傳感器的電動轉(zhuǎn)向側(cè)風(fēng)補(bǔ)償方法。進(jìn)行側(cè)風(fēng)補(bǔ)償首先需要判斷車輛是否正在直行，本發(fā)明除了應(yīng)用轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向角速度相關(guān)信息外，還從車道保持輔助系統(tǒng)的圖像傳感器處獲取前方道路曲率信息、與車道間的方位角信息及相對車道的側(cè)向位移信息，并依據(jù)上述信息判斷車輛是否直行。通過這種方式準(zhǔn)確迅速地判斷車輛是否直行后，進(jìn)行側(cè)風(fēng)補(bǔ)償。
文檔編號B60W30/12GK103112452SQ20121038339
公開日2013年5月22日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者金斗炯 申請人:現(xiàn)代摩比斯株式會社