本發(fā)明涉及用于基于第一車輛的路徑來控制第二車輛沿著補償路徑前進的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

車輛(特別是汽車)的測試可涉及控制它們沿著可接近彼此和/或交叉的補償路徑前進。能夠以比對它們的手動控制可能的更大的準確度執(zhí)行測試是合乎需要的。

我們通過自動控制車輛來獨立地沿著規(guī)定路徑前進，其使用路徑對控制器預(yù)先編程，該路徑獨立于彼此被遵循。此外，在超車測試中，我們也沿著平行路徑控制第二車輛在第一車輛前方以設(shè)定的距離前進。

使第二車輛能夠考慮在由第一車輛采用的實際路徑中的偏差是合乎需要的，該實際路徑與所編程的路徑不同。這實際上是超車測試被操作的方式，通過傳輸?shù)谝卉囕v的位置坐標到第二車輛，第二車輛被控制為保持在第一車輛前方一段固定的距離。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供用于控制第二車輛沿著對第一車輛的路徑進行補償?shù)穆窂角斑M的改進的系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明，提供了用于基于第一車輛的路徑來控制第二車輛沿著補償路徑前進的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

第一車輛子系統(tǒng)，其具有：

用于第一車輛的路徑的時間和(X,Y)位置坐標的存儲器；

用于確定第一車輛的時間和實際(X,Y)位置坐標的GPS接收器；

用于比較第一車輛的實際位置與在確定的時間的路徑位置作為測試路徑誤差的裝置；以及

用于傳輸測試路徑誤差的裝置；以及

第二車輛子系統(tǒng)，其具有：

用于第二車輛的路徑的時間和(X,Y)位置坐標的存儲器；

用于確定第二車輛的時間和實際(X,Y)位置坐標的GPS接收器；

用于接收測試路徑誤差的裝置；

用于通過考慮測試路徑誤差來計算第二車輛的修改的路徑的裝置；以及

用于控制第二車輛沿著修改的路徑前進的裝置，由此，第一車輛和第二車輛沿著彼此補償?shù)膶嶋H路徑以與被存儲的路徑相似的方式行進。

通常，路徑被表示為路線點，每個路線點具有(X,Y,T)坐標，即路線點的位置和第一車輛或第二車輛應(yīng)該在那個路線點處的時間。在路線點之間的預(yù)期速度可被計算到第一近似，其是由在連續(xù)路線點之間的矢量的長度除以在它們處的預(yù)期時間之間的差異，且矢量的角度給出路徑的方向。我們偏愛穿過路線點插入平滑的路徑并基于插入的路徑計算預(yù)期速度和方向。

可設(shè)想，可按照在X和Y方向上的誤差(即在時間T的(x,y))來表示測試路徑誤差。

然而，在第一車輛借助于道路表面標記被自動或手動地駕駛的場合，可能以合理的橫向準確度(即以相對小的橫向偏差和稍微更大的縱向偏差)沿著所編程的路徑前進；將誤差作為時間誤差和橫向誤差進行傳輸很方便。時間誤差是第一車輛在路線點處提前(或落后)的時間的長度。橫向誤差是實際路徑離所編程的路徑的橫向移位。

優(yōu)選地，我們計算并傳輸作為矢量的橫向誤差，其具有作為它的幅值的橫向偏差和作為它的角度的正交于預(yù)期路徑的角度。這使第二車輛的路徑的校正能夠按照第一車輛的時間誤差被應(yīng)用，作為對第二車輛沿著它的預(yù)期路徑的預(yù)期速度的改變，加上在路徑的方向上的矢量的分解元素連同橫向于路徑的矢量的分解元素。在涉及并行駕駛(例如超車或接近)的測試中，矢量的全幅值用作橫向元素。兩個路徑橫向移動相同的數(shù)量。這在人和/或巡航控制第一車輛的這樣的測試中實現(xiàn)車輛的緊密操縱中有特別的優(yōu)點。

此外，因為速度是容易得到的且正速度誤差給出需要增加第二車輛的速度的指示，反之亦然，因此速度誤差也被傳輸。這可作為在速度大小中的實際誤差或作為在速度中的百分比誤差。

此外，雖然可針對每個路線點傳輸誤差，但是它們可以以有規(guī)律的時間間隔被方便地傳輸，所述時間間隔比在經(jīng)過的路線點之間的間隔更頻繁。這個更頻繁的傳輸由在路線點之間的預(yù)期路徑的插入來實現(xiàn)的。路線點通常被規(guī)定在沿著預(yù)期路徑的固定間隔處。在路線點之間的間隔不大可能小于2米，其通常小于整個車輛的長度。然而，對于慢速度測試，間隔可以更小。路線點不需要設(shè)置在固定間隔處，且可被設(shè)置為沿著預(yù)期路徑的有規(guī)律的時間間隔。

附圖說明

為了幫助理解本發(fā)明，其特定實施方式現(xiàn)在將作為例子并參考附圖被描述，其中：

圖1是在使用根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)的測試期間第一和第二車輛的預(yù)期和實際路徑的平面圖；

圖2是在測試期間這兩個車輛的概略側(cè)視圖；以及

圖3是示出在(i)處的第一車輛的子系統(tǒng)和在(i i)處的第二車輛的子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的方框圖。

具體實施方式

參考附圖，一般的事故避免裝置測試涉及沿著由路線點3₁、3₂……3_n規(guī)定的第一預(yù)期和預(yù)定路徑2駕駛第一“測試”或“受驗”車輛1。這個駕駛可例如由人控制、由機器人控制或是巡航控制。第二“目標”或“控制”車輛11要沿著由路線點13₁、13₂……13_n規(guī)定的第二預(yù)定路徑12被駕駛。路徑被預(yù)期且在交叉點處交叉，在該交叉點處或接近該交叉點，事故避免裝置從本發(fā)明的系統(tǒng)接管控制。接管控制和之后的事件不構(gòu)成本發(fā)明的部分。

第一車輛通常是常規(guī)汽車。第二車輛可以是具有用于控制速度、轉(zhuǎn)向和剎車的自動設(shè)備的常規(guī)汽車?？蛇x地，它可以是軟碰撞虛擬汽車的自動推進載體。再次，車輛的確切性質(zhì)不構(gòu)成本發(fā)明的部分。

第一車輛配備有本發(fā)明的控制系統(tǒng)的第一子系統(tǒng)4。在第一子系統(tǒng)內(nèi)的是存儲器41，能夠用規(guī)定預(yù)期由在測試中的第一車輛行駛的第一路徑2的路線點對該存儲器41進行編程。典型地，路線點隔開2米。與存儲器相關(guān)聯(lián)的是處理器42，其用于穿過路線點插入平滑路徑。這是與子系統(tǒng)一起工作的路徑2。還包括GPS模塊43。這能夠?qū)⒌谝卉囕v的位置測量到10cm以內(nèi)或更好。典型地，它在100Hz下完成此工作。GPS模塊連接到處理器，且后者被編程為與GPS模塊同步地比較實際位置與預(yù)期位置；即每秒進行在預(yù)期和實際位置之間的100次比較。

在測試使得車輛在比如45kph(28mph)的城市速度下行進、路線點沿著預(yù)期路徑以2m間隔設(shè)置且比較在100Hz下被進行的場合，它們是0.125m的間隔，即其頻率是路線點被經(jīng)過頻率的16倍。間隔隨著速度而改變。

在測試從沿著路徑(其可以是筆直的或彎曲的且與下面所述的第二車輛的路徑成任何角度)行進的距離方面被方便地規(guī)劃的限度內(nèi)，路線點通常被確定為在固定距離/間隔處的沿著路徑的X、Y、T坐標。比較比路線點更頻繁，且預(yù)期路徑可以是彎曲的，如所插入的。比較時間很少與在路線點處的預(yù)期時間重合。處理器被編程以在不存在累積的駕駛誤差的情況下計算在比較時間應(yīng)到達的沿著預(yù)期路徑的位置。正是這些位置在計算路徑誤差時與實際GPS確定的位置一起被使用以被發(fā)送到第二車輛。

通常GPS速率比可被發(fā)送到第二車輛更快，且如下誤差信號被傳輸?shù)乃俾瘦^慢，一般是50Hz。

離預(yù)期路徑的橫向偏差21的比較和誤差信號可能在GPS分辨率的單位的低數(shù)量，即數(shù)十厘米的低數(shù)量處，因為駕駛員的轉(zhuǎn)向操作或自動轉(zhuǎn)向操作可能是準確的，參見駕駛員沿著交通車道前進的能力。然而，沿著預(yù)期路徑的縱向偏差242的比較和誤差信號可能是數(shù)十米，即比橫向偏差大兩個數(shù)量級。這是因為駕駛員在判斷以城市速度沿著預(yù)期路徑準確前進方面缺乏方便的參考項。換句話說，要遵循道路標記的駕駛員或具有自動轉(zhuǎn)向的巡航控制可關(guān)于在路線點處的時間保持橫向接近預(yù)期路徑但不縱向接近。還假定駕駛員適當?shù)赝ㄟ^顯示器44知道預(yù)期速度，他/她可保持接近該預(yù)期速度。

在圖1中示出由第一車輛沿著的實際路徑102。

相應(yīng)地，處理器被方便地編程以產(chǎn)生：

橫向誤差信號，作為離預(yù)期路徑的橫向偏差，以及

縱向誤差信號，作為沿著預(yù)期路徑的縱向偏差。

因為預(yù)期速度可能被駕駛員或巡航控制緊密地遵循，因此縱向誤差信號方便地被產(chǎn)生為第一車輛沿著其預(yù)期路徑提前的時間的長度(或其落后的負時間)。

按照與實際路徑和預(yù)期路徑成切線的矢量的幅值的差異容易計算速度誤差。方便地，速度誤差被產(chǎn)生為實際速度超過預(yù)期速度的百分比，在第一車輛太慢時是負百分比。

這三個誤差——橫向、縱向和速度——連同它們的比較時間經(jīng)由發(fā)射機45使用天線46被傳輸。

第二車輛配備有本發(fā)明的控制系統(tǒng)的第二子系統(tǒng)5。如同第一子系統(tǒng)一樣，在第二子系統(tǒng)內(nèi)的是存儲器51，能夠用規(guī)定預(yù)期由在測試中的第二車輛行駛的第二路徑12的路線點來編程該存儲器51。同樣，典型地，路線點隔開2米。同樣，與存儲器相關(guān)聯(lián)的是處理器52，其用于穿過路線點插入平滑路徑。這是與子系統(tǒng)一起工作的路徑12。還包括GPS模塊53。其能夠?qū)④囕v的位置測量到10cm以內(nèi)或更好。GPS模塊連接到處理器。還包括具有天線56的接收機55。

經(jīng)由GPS單元和處理器的編程，第二子系統(tǒng)識別第二車輛相對于它的預(yù)期路徑的實際位置。經(jīng)由接收機和表示第一車輛離它的路線的偏差的所接收的誤差，處理器計算第二車輛應(yīng)處于的位置和它在修改的路徑112上應(yīng)有的速度的矢量，以便與第一車輛會合，或至少以它們的預(yù)期路徑所預(yù)期的方式使它們的路徑在預(yù)期點6和實際點106處交叉，由此例如，在第一車輛中的事故避免設(shè)備可控制它避免與第二車輛碰撞。第二路徑是預(yù)先確定的，使得接近會合/交叉點的車輛以適合于待執(zhí)行的測試的方式被協(xié)調(diào)。

第二車輛被自動控制，也就是說，它的引擎和它的轉(zhuǎn)向經(jīng)由伺服電機56、57被控制以使它實時地在離在修改的路徑上的它的預(yù)期路線的互補橫向和縱向位移251、252處。

在縱向偏差一般比橫向偏差大兩個數(shù)量級的限度內(nèi)，第二車輛在其沿著路徑的定時方面沿著其修改的路徑112的前進的校正(即作為實際時間間隔的定時誤差的應(yīng)用)將使車輛以對一些測試幾乎足夠好或事實上實際足夠好的方式接近。然而在交叉測試中，第一車輛的橫向偏差使它相對于預(yù)期路徑縱向地在汽車的不同位置處接近第二車輛。為了校正此，第一車輛的橫向偏差的矢量被加到第二車輛的速度/時間校正的縱向偏差。換句話說，如果沒有橫向偏差，則車輛將沿著它們的預(yù)期路徑行進并一起或一個在另一個后面如所預(yù)期的以預(yù)期的方式但簡單地在不同的時刻到達交叉點6。在第一車輛具有橫向偏差的情況下，偏差的相同的矢量的量必須被加到第二車輛的實際位置。在預(yù)期路徑不平行的情況下，這個矢量具有在第二車輛的預(yù)期路徑的方向上和與它正交的分量。這些分量2521、2522被加到第二車輛的校正251，但它沿著它的路徑以時間、以速度或以距離被表示。

在預(yù)期路徑平行的情況下，矢量的幅值直接用于修改第二車輛的路徑。這實現(xiàn)第二車輛的橫向位置的準確和響應(yīng)性控制，使通過測試(超車或接近)能夠一致地和有把握地被執(zhí)行。

當啟動第一車輛時，開始測試。接著同步地啟動第二車輛。對于一些測試，第二車輛可被編程為在第一車輛之后啟動，如在車輛意外地拉到第一車輛的路徑內(nèi)的模擬中的。在第一車輛已經(jīng)有沿著它的路徑的時間誤差的場合，這考慮第二車輛的啟動時間。

雖然第一車輛的誤差在它的整個路線中從測試的開始累積，但在傳輸之間的誤差的增加和在從第二車輛的預(yù)期路徑的位移的補償增加很小，并可由與用于沿著預(yù)期路徑前進的信號比較的伺服電機的伺服控制信號中的小變化來調(diào)節(jié)，至少在速度伺服電機方面。