背景技術(shù)：
：各種高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(adas)算法可能需要知道駕駛員的手在方向盤(pán)上的時(shí)間。駕駛員與方向盤(pán)接觸表示駕駛員意圖從汽車重新取回控制。對(duì)于各種adas應(yīng)用，轉(zhuǎn)向跟隨特定的轉(zhuǎn)向角度軌跡以引導(dǎo)汽車在適當(dāng)?shù)穆窂缴?，在這種情況下，駕駛員的手離開(kāi)方向盤(pán)。在這些情況下，當(dāng)駕駛員考慮到某種危險(xiǎn)而決定超馳汽車的路徑，或者駕駛員打算突然停止機(jī)動(dòng)時(shí)，必須以及時(shí)和直觀的方式將該決定傳送給汽車。將手放回方向盤(pán)可以是指示駕駛員意圖重新控制車輛的一種這樣的方式。因此，重要的是檢測(cè)駕駛員對(duì)手輪的干預(yù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：一種用于檢測(cè)手輪控制的系統(tǒng)，包括：駕駛員扭矩估計(jì)模塊，基于多個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)向信號(hào)估計(jì)駕駛員扭矩狀態(tài)；以及抓握檢測(cè)模塊，通過(guò)所述駕駛員扭矩狀態(tài)來(lái)確定抓握水平、手觸輪標(biāo)志和轉(zhuǎn)變混合因子中的一個(gè)，所述轉(zhuǎn)變混合因子有助于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從位置控制模式轉(zhuǎn)變到扭矩控制模式。一種用于檢測(cè)駕駛員手輪控制的檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)在高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)中實(shí)施，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括：駕駛員扭矩估計(jì)模塊，基于多個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)向信號(hào)估計(jì)駕駛員扭矩狀態(tài)；以及抓握檢測(cè)模塊，通過(guò)所述駕駛員扭矩狀態(tài)來(lái)確定抓握水平、手觸輪標(biāo)志和轉(zhuǎn)變混合因子中的一個(gè)，所述轉(zhuǎn)變混合因子有助于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從位置控制模式轉(zhuǎn)變到扭矩控制模式。一種用于檢測(cè)駕駛員的手輪控制的方法，包括：基于多個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)向信號(hào)估計(jì)駕駛員扭矩狀態(tài)；以及從所述駕駛員扭矩狀態(tài)來(lái)確定抓握水平、手觸輪標(biāo)志和轉(zhuǎn)變混合因子中的一個(gè)，所述轉(zhuǎn)變混合因子有助于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從位置控制模式轉(zhuǎn)變到扭矩控制模式。根據(jù)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得更加明顯。附圖說(shuō)明被認(rèn)為是本發(fā)明的主題在說(shuō)明書(shū)的結(jié)尾處的權(quán)利要求書(shū)中被特別指出并明確地要求保護(hù)。根據(jù)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，其中：圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛的功能框圖；圖2示出了應(yīng)用于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙質(zhì)量模型；圖3示出了根據(jù)一些實(shí)施例的手觸輪檢測(cè)模塊；圖4示出了根據(jù)一些實(shí)施例的抓握水平檢測(cè)模塊；以及圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施例的包括手觸輪檢測(cè)模塊的高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)。具體實(shí)施方式現(xiàn)在參考附圖，其中在不限制本發(fā)明的情況下將參考具體實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明，示出了包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的車輛10的示例性實(shí)施例。在各個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12包括結(jié)合到轉(zhuǎn)向軸16的手輪(handwheel)14。在示出的示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12是還包括轉(zhuǎn)向輔助單元18的電動(dòng)轉(zhuǎn)向(eps)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向輔助單元18耦接到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的轉(zhuǎn)向軸16并耦接到車輛10的左拉桿20和右拉桿22。應(yīng)當(dāng)指出，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12還可以是齒條輔助eps(reps)。轉(zhuǎn)向輔助單元18包括例如可以通過(guò)轉(zhuǎn)向軸16耦接到轉(zhuǎn)向致動(dòng)器馬達(dá)和齒輪的齒條和小齒輪轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)(未示出)。在操作過(guò)程中，當(dāng)手輪14由車輛操作者轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向輔助單元18的馬達(dá)提供輔助，以移動(dòng)左拉桿20和右拉桿22，繼而分別使左轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)24和右轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)26移動(dòng)。左關(guān)節(jié)24耦接到左道車輪28，右關(guān)節(jié)26耦接到車輛10的右道車輪30。如圖1中所示，車輛10還包括檢測(cè)和測(cè)量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/或車輛10的信號(hào)的各種傳感器31-34。傳感器基于測(cè)量的信號(hào)生成傳感器信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，提供扭矩傳感器31來(lái)感測(cè)置于手輪14上的扭矩。在所示的示例性實(shí)施例中，扭矩傳感器31置于手輪14上，然而將理解的是，扭矩傳感器31可以不一定置于手輪14附近或手輪14上。在一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)位置/速度傳感器32感測(cè)馬達(dá)位置和/或速度，手輪位置/速度傳感器33感測(cè)手輪位置和/或速度。另外，車輛10可以包括車輪速率傳感器34，以輔助測(cè)量車輛速率。在圖1中示出的實(shí)施例中，單個(gè)車輪速率傳感器34附接在車輛10的后車輪附近。盡管在圖1中示出了單個(gè)車輪速率傳感器34，但也可以包括多個(gè)車輪速率傳感器。車輪速率傳感器34可以位于變速箱殼體上，并可以由車輛10的變速器的輸出齒輪驅(qū)動(dòng)?？刂颇K50基于一個(gè)或多個(gè)傳感器信號(hào)并進(jìn)一步基于本公開(kāi)的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和方法來(lái)控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊50包括駕駛員扭矩估計(jì)模塊60。駕駛員扭矩估計(jì)模塊60接收作為eps系統(tǒng)的測(cè)量信號(hào)的輸入信號(hào)。例如，駕駛員扭矩估計(jì)模塊60可以基于從多個(gè)傳感器接收的輸入信號(hào)來(lái)估計(jì)駕駛員扭矩。輸入信號(hào)可以包括但不限于馬達(dá)指令、如由小齒輪或手輪14上的扭矩傳感器31測(cè)量的t桿扭矩信號(hào)、馬達(dá)位置信號(hào)和馬達(dá)速度信號(hào)。圖2示出了電動(dòng)轉(zhuǎn)向(eps)系統(tǒng)的雙質(zhì)量模型200。eps可以表示為由兩個(gè)慣性組件(即手輪(hw)202和輔助機(jī)構(gòu)(am)204)組成的線性系統(tǒng)模型。am204可以表示典型的eps齒輪中的組合馬達(dá)和齒條慣性。如圖2中所示，雙質(zhì)量模型可以包括兩個(gè)輸入，即，馬達(dá)扭矩和駕駛員扭矩。雙質(zhì)量模型的三個(gè)輸出可以包括t桿扭矩(hwt)、馬達(dá)位置(θm)和馬達(dá)速度(ωm)。hwt是扭力彈簧k1上的扭矩。在該雙質(zhì)量機(jī)械系統(tǒng)中，在系統(tǒng)中將共有四個(gè)狀態(tài)，每個(gè)慣性有兩個(gè)狀態(tài)。系統(tǒng)的四個(gè)狀態(tài)是手輪位置(θhw)、手輪速度(ωhw)、輔助機(jī)構(gòu)位置(θam)和輔助機(jī)構(gòu)速度(ωam)。馬達(dá)扭矩(tm)是系統(tǒng)的控制輸入，而駕駛員扭矩(td)是系統(tǒng)的擾動(dòng)輸入。將要施加的馬達(dá)扭矩的量由各種內(nèi)部eps算法來(lái)決定，因此是已知的量。內(nèi)部馬達(dá)控制循環(huán)確保由馬達(dá)產(chǎn)生的馬達(dá)扭矩與馬達(dá)扭矩指令相同。圖3示出了圖1的控制模塊50的手觸輪(hands-on-wheel)檢測(cè)模塊300。在各個(gè)實(shí)施例中，控制模塊50可以包括一個(gè)或多個(gè)子模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)模塊和子模塊是指專用集成電路(asic)、電子電路，執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的存儲(chǔ)器和處理器(共享的、專用的或成組的)、組合邏輯電路或提供所述功能的其它合適的組件。如可以認(rèn)識(shí)到的，在圖3中示出的模塊可以進(jìn)一步劃分。向控制模塊50的輸入可以由車輛10(圖1)的扭矩傳感器31(圖1)以及馬達(dá)位置/速度傳感器32生成。另外，可以從車輛10(圖1)內(nèi)的其它控制模塊(未示出)接收輸入，并且輸入可以是建模的或預(yù)定義的。可選地，控制模塊50可以從手輪位置/速度傳感器33接收手輪位置/速度信號(hào)。手輪位置/速度信號(hào)被縮放到馬達(dá)坐標(biāo)，而不是由馬達(dá)位置/速度傳感器32直接提供這些信號(hào)。在圖3中，手觸輪檢測(cè)模塊300可以包括駕駛員扭矩觀測(cè)器模塊302和抓握檢測(cè)模塊304。如下面更詳細(xì)地描述的，駕駛員扭矩觀測(cè)器可以使用增強(qiáng)的雙質(zhì)量模塊來(lái)生成駕駛員扭矩的估計(jì)，而不是接收駕駛員扭矩作為輸入。駕駛員扭矩的估計(jì)指示駕駛員扭矩狀態(tài)。駕駛員扭矩觀測(cè)器模塊302可以接收馬達(dá)指令、手輪扭矩、馬達(dá)位置和馬達(dá)速度作為輸入。如果可以估計(jì)系統(tǒng)中的駕駛員扭矩的量，則可以預(yù)測(cè)駕駛員是否正在接觸方向盤(pán)。在雙質(zhì)量模型中，物理參數(shù)(jhw、jam、k1、k3、c1、c3、ch和cm)可以通過(guò)進(jìn)行基于系統(tǒng)識(shí)別的頻率響應(yīng)和從eps齒輪收集數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量或估計(jì)。以上模型的線性方程可以寫(xiě)成如下：y＝cpx+dpu其中，x表示裝置的4個(gè)狀態(tài)，y是測(cè)量輸出，u表示向裝置的輸入。這些矩陣如下所示：x＝[θhw；ωhw；θam，ωam]u＝[td；tm]y＝[hwt；θm；ωm]對(duì)于eps雙質(zhì)量模型，矩陣ap、bp、cp和dp為如下。cp＝[k10-k10；0010；0001]dp＝[0000；0000].矩陣bp是擾動(dòng)輸入矩陣，其可以被分成兩個(gè)較小的矩陣，一個(gè)表示駕駛員扭矩的輸入矩陣(bd＝擾動(dòng)輸入矩陣)。矩陣bt是表示馬達(dá)扭矩的輸入矩陣的控制輸入矩陣(bt＝控制輸入矩陣)。駕駛員扭矩觀測(cè)器模塊302使用增強(qiáng)的雙質(zhì)量模型eps系統(tǒng)預(yù)測(cè)td，以提供第五狀態(tài)td。在原始模型中，如由方程1所表示的，td被視為擾動(dòng)輸入。在增強(qiáng)的雙質(zhì)量模型中，其被視為擾動(dòng)狀態(tài)。為了將td增強(qiáng)為現(xiàn)有方程1的狀態(tài)，td的狀態(tài)方程由雙質(zhì)量模型使用。在一個(gè)實(shí)施例中，增強(qiáng)的雙質(zhì)量模型在td不快速變化并且低頻下的td值與增強(qiáng)的雙質(zhì)量模型相關(guān)的假設(shè)下使用以下?tīng)顟B(tài)方程。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，由本申請(qǐng)想到的其它實(shí)施例包括結(jié)果為非零導(dǎo)數(shù)值的td的變化率。因此，由方程2表示的td的導(dǎo)數(shù)將不為零。可以理解，通過(guò)用方程2擴(kuò)展方程1，得到五狀態(tài)系統(tǒng)。五狀態(tài)系統(tǒng)由駕駛員扭矩觀測(cè)器模塊302使用。增強(qiáng)的系統(tǒng)的方程如下：y＝caugxaug+dauguaugxaug＝[θhw；ωhw；θam；ωam；td]uaug＝[tm]四個(gè)矩陣aaug、baug、caug和daug如下：caug＝[cp0]；daug＝0.上面描述的五狀態(tài)系統(tǒng)使得可以構(gòu)建觀測(cè)器，以估計(jì)系統(tǒng)的全部五個(gè)狀態(tài)。在該情況下，由觀測(cè)器估計(jì)的狀態(tài)之一將是駕駛員扭矩(td)。標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)器方程為如下。可以使用lqe(線性二次估計(jì)器)或kalman濾波器方法，通過(guò)在測(cè)量到的輸出上分配對(duì)擾動(dòng)輸入和噪聲的權(quán)重來(lái)找出觀測(cè)器矩陣l。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)到系統(tǒng)的擾動(dòng)輸入和相應(yīng)的擾動(dòng)輸入矩陣進(jìn)行了定義，如下所示。應(yīng)當(dāng)理解，擾動(dòng)輸入和擾動(dòng)輸入矩陣可以是任何合適的形式，并且在內(nèi)容形式上不限于以下提供的示例：擾動(dòng)輸入擾動(dòng)輸入矩陣eps系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果為構(gòu)成向量y的hwt、θm和ωm。通過(guò)為每個(gè)測(cè)量結(jié)果的擾動(dòng)輸入和噪聲中的每個(gè)分配相對(duì)權(quán)重來(lái)計(jì)算l矩陣。在一個(gè)實(shí)施例中，擾動(dòng)和噪聲加權(quán)矩陣如下：可以理解，w擾動(dòng)和v噪聲矩陣中的一個(gè)或兩個(gè)可以是另一種形式或結(jié)構(gòu)。此外，矩陣的內(nèi)容不限于所提供的實(shí)施例。通過(guò)將不同的值分配給wd、wm、vhwt、vpos和vvel，可以改變觀測(cè)器矩陣l的值。對(duì)于特定的l矩陣，觀測(cè)器將估計(jì)td的值。當(dāng)td的估計(jì)值在特定的可調(diào)時(shí)間段內(nèi)保持在特定的可調(diào)閾值以上時(shí)，駕駛員的手被認(rèn)為在方向盤(pán)上。另外，可以基于td的值的大小以及持續(xù)時(shí)間來(lái)估計(jì)各種駕駛員抓握水平。在短持續(xù)時(shí)間內(nèi)td的高值可以被認(rèn)為是高水平的抓握，并且可以表示來(lái)自駕駛員的較高的緊急性，而在較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)td的小值可能表示弱的抓握。可以從算法獲得各種這樣的可調(diào)的抓握水平?？梢詫?duì)加權(quán)矩陣(w擾動(dòng)和v噪聲)進(jìn)行優(yōu)化，以產(chǎn)生合適的矩陣l，這可以有助于對(duì)在方向盤(pán)上的雙手進(jìn)行精確的和可重復(fù)的檢測(cè)，并避免造成錯(cuò)誤的檢測(cè)。駕駛員扭矩觀測(cè)器模塊302將駕駛員扭矩估計(jì)輸出到抓握檢測(cè)模塊304。抓握檢測(cè)模塊304被配置為將抓握水平、手觸輪標(biāo)志和轉(zhuǎn)變混合因子(transitionblendingfactor)輸出到系統(tǒng)eps的控制模塊。轉(zhuǎn)變混合因子可以有助于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從位置控制模式轉(zhuǎn)變到扭矩控制模式。位置控制模式可以是由adas提供控制的模式，其中對(duì)手輪不進(jìn)行駕駛員控制或進(jìn)行有限的駕駛員控制。扭矩控制模式是駕駛員將扭矩施加到手輪以使車輛轉(zhuǎn)向的模式。圖4更詳細(xì)地示出了抓握檢測(cè)模塊304。抓握檢測(cè)模塊304接收駕駛員扭矩估計(jì)作為輸入，并輸出由抓握檢測(cè)模塊生成的低抓握標(biāo)志和高抓握標(biāo)志。在一些實(shí)施例中，在相應(yīng)的絕對(duì)值框404、406處確定駕駛員扭矩的絕對(duì)值。在閾值估計(jì)框408、410處，將估計(jì)的駕駛員扭矩的幅值與低抓握扭矩閾值和高抓握扭矩閾值進(jìn)行比較。在一些實(shí)施例中，將閾值估計(jì)框408、410的輸出發(fā)送到相應(yīng)的計(jì)時(shí)器框，其中計(jì)時(shí)器框416、418監(jiān)測(cè)閾值估計(jì)框408、410輸出邏輯值(例如，邏輯1值)的時(shí)間長(zhǎng)度。計(jì)時(shí)器框416、418可以輸出邏輯1值，例如，在此時(shí)間期間，在時(shí)間比較器框420、422處將計(jì)時(shí)器框416、418的輸出與低抓握時(shí)間閾值和高抓握時(shí)間閾值進(jìn)行比較。時(shí)間比較器框420、422根據(jù)是否超過(guò)低抓握時(shí)間閾值和高抓握時(shí)間閾值而分別輸出低抓握標(biāo)志和高抓握標(biāo)志。抓握水平檢測(cè)模塊根據(jù)低抓握標(biāo)志和高抓握標(biāo)志輸出抓握水平和how標(biāo)志。表1示出了低抓握標(biāo)志、高抓握標(biāo)志、抓握水平和how標(biāo)志之間的關(guān)系的示例。表1：低抓握標(biāo)志高抓握標(biāo)志抓握水平how標(biāo)志0000101101211121如表1中所示，抓握水平取決于低抓握標(biāo)志和高抓握標(biāo)志。how標(biāo)志也取決于低抓握標(biāo)志和高抓握標(biāo)志。盡管上面描述了低抓握標(biāo)志、高抓握標(biāo)志及它們相應(yīng)的低抓握/高抓握時(shí)間閾值，但應(yīng)當(dāng)明白，任何數(shù)量的標(biāo)志、閾值和/或計(jì)時(shí)器可以由抓握檢測(cè)模塊304使用。圖5示出了在自動(dòng)eps系統(tǒng)500中與高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)一起實(shí)施的手觸輪檢測(cè)模塊300。轉(zhuǎn)變混合因子被輸出到eps扭矩控制器502和方向盤(pán)位置控制模塊504。例如，手觸輪標(biāo)志和抓握水平由adas駕駛員干預(yù)中心506輸出和處理，adas駕駛員干預(yù)中心506還從安裝在車輛外部的相機(jī)接收視覺(jué)信息。adas駕駛員干預(yù)中心506還從連接到車輛的許多其它傳感器接收感測(cè)信息。雖然已經(jīng)僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)容易地理解，本發(fā)明不限于這些公開(kāi)的實(shí)施例。相反，本發(fā)明可以被修改為包括至此尚未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變化、變更、替代或等同布置。另外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各方面可以僅包括所描述的實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明不被視為受前述描述的限制。當(dāng)前第1頁(yè)12