СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВОЕВРЕМЕННОГО ИНИЦИИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА АВТОМАТИЧЕСКОГО АВАРИЙНОГО ТОРМОЖЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2024 года по МПК B60W30/95 B60W50/00 B60W50/14 

Предметом настоящего изобретения являются способ и устройство для своевременного инициирования процесса автоматического аварийного торможения транспортного средства, а также предварительного предупреждения, и для управления продольным движением транспортного средства.

Как в отрасли легковых автомобилей, так и в отрасли коммерческих транспортных средств все чаще применяются усовершенствованные системы (ADAS) помощи водителю. Многие из таких систем можно найти в новейших транспортных средствах; например системы поддержания устойчивости (ESP - Электронная система динамической стабилизации, ESC - Электронный контроль устойчивости), круиз-контроль (CC - Круиз-контроль), адаптивный круиз-контроль (ACC - Адаптивный круиз-контроль), системы предупреждения о столкновении и автоматического аварийного торможения (FCW - Система предупреждения о возможном столкновении, AEBS - Усовершенствованная система аварийного торможения), системы предупреждения о выезде за пределы полосы движения (LDWS - Система предупреждения о выезде за пределы полосы движения) и т. д. Такие системы, как AEBS, осуществляют многоуровневое воздействие. На первых этапах водителю выдаются предупреждения, чтобы водителю стало известно о воспринимаемой опасной ситуации. Предупреждение может быть акустическим, и/или визуальным, и/или тактильным. При использовании AEBS за фазой предупреждения следует аварийное торможение. Система FCW сама по себе не выполняет воздействие с целью торможения. Во время фазы предупреждения инициирование аварийного торможения запрещается, но тормозная система может использоваться с умеренным замедлением.

Что касается их работы, то некоторые из вышеупомянутых систем требуют, чтобы транспортное средство было оснащено каким-либо датчиком, способным определять окружающую среду, чтобы можно было обнаруживать близлежащие транспортные средства, пешеходов, разметку полосы движения и т. д. Во время их работы эти системы обычно используют простые кинематические отношения для прогнозирования движения их собственного транспортного средства и близлежащих транспортных средств (включая, среди прочего, пешеходов и велосипедистов). В самом простом сценарии такое прогнозирование предполагает, например, постоянную скорость, и на основании этого оно прогнозирует движение и положения транспортных средств и/или других участников транспорта. Это предположение может привести к воздействию, которое будет слишком преждевременным, слишком несвоевременным, слишком слабым или, возможно, слишком сильным по сравнению с ожидаемым, если конкретное транспортное средство/участник продолжает изменять свою скорость путем замедления или ускорения. Преждевременное или слишком сильное воздействие увеличивает количество ложных предупреждений об опасности и/или торможений/ускорений (при этом также усиливая неудовлетворенность системой), в то время как несвоевременное или слишком слабое воздействие может в крайних случаях даже привести к столкновениям в тех случаях, когда этого можно было избежать на основании имеющейся информации. Поскольку в реальных условиях скорость не является постоянной, как предполагается, производительность системы может быть улучшена, если алгоритм учитывает значения ускорения транспортных средств /участников, измеренные или рассчитанные датчиками окружающей среды; таким образом, система может иметь возможность учитывать изменения скорости при расчете ожидаемого движения.

Такие решения, которые можно считать наиболее близкими, описаны в документах № US7425043 B2 и EP 1539523 B1. В решении, описанном в этих документах, предлагается дополнительная функция для предотвращения столкновения с задней частью впереди идущего транспортного средства или для смягчения последствий ударного действия столкновения. Водитель получает предупреждение и инициируется процесс автоматического аварийного торможения, если и когда этого требует заранее определенное условие, но только после истечения заранее определенного периода предупреждения, чтобы избежать столкновения транспортного средства с транспортным средством, находящимся перед ним.

Согласно документу US6470986 B2 аварийное торможение выполняется как можно быстрее, когда расстояние между транспортными средствами сокращается до критического значения. Это аварийное торможение с помощью физических средств обеспечивает быстрое замедление транспортного средства, тем самым помогая избежать наезда на впереди движущееся транспортное средство.

Решение, описанное в документе № US2009/0210114 A1, непрерывно анализирует данные об окружающей среде транспортного средства и инициирует независимое аварийное торможение в случае неизбежного столкновения. Аварийное торможение должно продолжаться до тех пор, пока не произойдет заранее определенное событие. Заранее определенным событием может быть истечение заранее определенного периода времени до столкновения или фактическое обнаружение столкновения.

Решение, описанное в документе № DE10102772 A1, содержит блок постоянной памяти, в котором в случае определенных происшествий сохраняется запись данных, содержащая фактические команды торможения и рулевого управления, и средства, с помощью которых можно использовать дополнительное значение настройки для инициирования операций аварийного торможения или рулевого управления. Устройство инициирует автоматическое торможение или рулевое управление, когда алгоритм расчета происшествия достигает заданного порога.

В решении, описанном в документе № US 2009/0024282 A1, раскрыта система превентивной защиты в транспортных средствах, оснащенных системой обнаружения расстояния между транспортными средствами и устройствами безопасности для смягчения последствий ударного действия столкновения. Данные о состоянии вождения собираются с помощью системы датчиков состояния вождения, и такие данные отслеживаются на предмет критических условий движения транспортного средства и динамики на этапах оценки.

Наиболее эффективными из известных решений являются те, которые также учитывают ускорение транспортных средств в дополнение к текущим значениям расстояния и скорости транспортного средства и транспортного средства, находящегося перед ним. Системы, которые не используют информацию об ускорении, до сих пор не были способны эффективно справляться с объектами, которые ускоряются.

Целью настоящего изобретения является преодоление недостатков известных решений и предоставление решения, способного обеспечить эффективную поддержку вождения и избежать линейного продольного столкновения простым способом, например с использованием радара, и/или камеры, и/или лазера или лидара, и без измерения значений ускорения. Целью настоящего изобретения является разработка усовершенствованной системы помощи водителю, которая может реагировать на окружающие объекты своевременно и с надлежащим уровнем комфорта и безопасности, где «реагированием» может быть предупреждение водителю (например, визуальное и/или звуковое предупреждение), изменение поведения системы или непрерывная адаптация при использовании управления с замкнутым контуром. В соответствии с этой целью описанная здесь система помощи водителю может служить как целям комфорта, так и целям безопасности.

Изобретательский уровень основан на признании того, что решение, которое является более выгодным, чем предыдущие решения, может быть создано путем реализации этапов по п. 1. Обычно используемые экономические средства мониторинга окружающей среды (такие как радары, камеры, лидары) не способны непосредственно обнаруживать ускорение, и, следовательно, известные решения оценивают производную по времени от измеренной (или рассчитанной) скорости, если учитывается изменение скорости объекта. Однако оценка значения производной может вызвать проблемы: если оценка проводится слишком быстро, рассчитанное значение ускорения может быть сильно перегружено шумом (особенно при использовании датчиков, которые уже определяют скорость); если оценка проводится слишком медленно, это также может вызвать нежелательную задержку воздействия. Следует признать, что описанные проблемы могут быть смягчены или даже устранены, если ускорение объекта не рассчитывается напрямую. С помощью этого решения можно повысить эффективность как новых, так и существующих систем.

Без измерения конкретных данных об ускорении рассчитывается гипотетическое ускорение впереди идущего транспортного средства. Чтобы инициировать автоматическое аварийное торможение, это гипотетическое ускорение определяется как критическое значение ускорения, при котором должны быть включены аварийное торможение и предшествующее ему предупреждение водителя на основании измеренных дополнительных кинематических величин (расстояние, собственная скорость и скорость впереди идущего транспортного средства, собственное ускорение). Используя динамическое отслеживание с памятью, гипотетические значения расстояния и скорости рассчитываются на основании гипотетических значений ускорения и других фактически измеренных кинематических величин (расстояния, скорости собственного транспортного средства и скорости впереди идущего транспортного средства, ускорения собственного транспортного средства), и они сравниваются с соответствующими текущими (измеренными в данный момент) значениями расстояния и скорости. Если значения соответствуют, система не будет оказывать воздействие. Однако, если впереди идущее транспортное средство значительно замедляется или по меньшей мере не ускоряется настолько, насколько того требует ситуация, так что гипотетические значения расстояния и скорости значительно отклоняются от измеренных значений, подается предупреждающий сигнал или при необходимости предпринимаются действия.

Теже принципы могут быть применены для определения непрерывного сигнала воздействия с целью управления транспортным средством (где сигналом воздействия является, например, команда ускорения самого транспортного средства): гипотетическое ускорение впереди идущего транспортного средства рассчитывается таким образом, чтобы оно соответствовало идеальному значению ускорения, при котором при расчете на основании других кинематических величин (расстояния, собственной скорости и скорости впереди идущего транспортного средства, ускорения собственного транспортного средства) желаемое воздействие не должно быть изменено. С помощью этого гипотетического значения ускорения можно рассчитать гипотетические значения расстояния и скорости, как описано выше, и сигнал воздействия с целью управления транспортным средством может быть увеличен или уменьшен по мере необходимости на основании сравнения этих гипотетических значений с фактически измеренными значениями.

Согласно настоящему изобретению не только другое транспортное средство, но и любой «объект» (пешеход, велосипедист и т. д.) могут двигаться или стоять перед собственным транспортным средством водителя.

Наиболее общий вариант осуществления настоящего изобретения описан в п. 1 и независимом пункте формулы изобретения, касающемся устройства.

В соответствии с поставленной целью способ согласно настоящему изобретению предназначен для своевременного инициирования процесса автоматического аварийного торможения транспортного средства и для управления его продольным движением, чтобы избежать столкновения с объектом, движущимся впереди, и/или непрерывного следования за объектом, движущимся впереди, с использованием радара, и/или камеры, и/или лидара, и без непосредственного использования данных об ускорении объекта, в рамках которых измеряются мгновенные кинематические значения и должны быть достигнуты или поддерживаться предварительно установленные или адаптивно определенные относительная скорость и расстояние, и, если прогнозируется, что они будут неудовлетворительными, водитель получает предупреждение, а затем инициируется процесс аварийного торможения или осуществляется воздействие, необходимое для следования за объектом. Отличительным признаком настоящего изобретения является то, что текущие мгновенные кинематические значения используются в сочетании с ранее наблюдаемыми кинематическими значениями следующим образом:

- ранее наблюдаемые кинематические значения используются вместе с желаемым ускорением транспортного средства для определения гипотетических кинематических значений,

- гипотетические значения относятся к текущему циклу обработки, в то время как ранее наблюдаемые кинематические значения относятся по меньшей мере к одному предыдущему временному циклу обработки,

- гипотетические значения определяют как соответствующие идеализированной ситуации, которая сложилась бы с учетом ранее наблюдаемых кинематических значений и желаемого ускорения самого транспортного средства,

- фактическую команду предупреждения и/или ускорения, которая должна быть выполнена собственным транспортным средством, определяют на основании отношения между гипотетическими значениями и фактическими текущими мгновенными значениями.

Соединительное устройство согласно настоящему изобретению предназначено для своевременного инициирования процесса автоматического аварийного торможения транспортного средства и для управления продольным движением, и оно содержит источник питания, датчики окружающей среды, исполнительные компоненты, устройство предупреждения и управления, систему управления, интерфейсы и статическое устройство предсказания маневра. Отличительным признаком устройства согласно настоящему изобретению является то, что оно содержит устройство динамического отслеживания для идеальных состояний, и устройство динамического отслеживания для идеальных состояний рассчитывает гипотетические значения посредством статического устройства предсказания маневра, а система управления использует сигналы воздействия от блока протокола управления и подключена к устройствам предупреждения и управления и исполнительному компоненту так, как это подходит для передачи сигналов.

Настоящее изобретение представлено ниже с использованием графических материалов возможных форм реализации. На прилагаемых графических материалах:

на фиг. 1 показан набросок теоретического устройства системы,

на фиг. 2 показана блок-схема воздействия в качестве примера,

на фиг. 3 показана блок-схема воздействия в качестве другого примера,

на фиг. 4a, 4b и 4c показана схема маневра в качестве примера,

на фиг. 5a, 5b и 5c показана схема маневра в качестве другого примера.

Чтобы продемонстрировать типичную форму применения в транспортном средстве, на фиг. 1 показаны система 5 управления, источник 1 питания, датчики 2 окружающей среды и исполнительные компоненты 3, которые представляют собой тормозную систему 7, двигатель 8, круиз-контроль 9, систему 10 рулевого управления, систему 11 трансмиссии и интерфейс 6.

Питание подается в систему 5 управления от источника 1 питания. Датчики 2 окружающей среды подключены к системе 5 управления через канал связи, например шину CAN, и они предоставляют измеренную/рассчитанную информацию об объектах, которые находятся вблизи транспортного средства (например, продольное и поперечное расстояние, скорость). Исполнительные компоненты 3 также подключены к системе 5 управления через канал связи, и они предоставляют информацию о состоянии транспортного средства (например, скорость собственного транспортного средства), и они могут принимать команды от системы 5 управления, такие как запрос на торможение для тормозной системы 7, запрос крутящего момента для двигателя 8 и т. д. Вместе с интерфейсами 6, которые доступны в транспортном средстве по умолчанию (например, индикатор, переключатель стеклоочистителя, приборная панель и т. д.) и специфическим для системы устройством 4 предупреждения, обеспечивает ввод управления, необходимый для системы 5 управления (например переключатель включения/ выключения функции), и она может выдавать предупреждения (например, визуальные, звуковые и т. д.), которые служат выводом системы 5 управления.

На фиг. 2 показан процесс определения команды, разрешающей инициирование аварийного торможения или операции предупреждения. Устройство 19 динамического отслеживания для критических состояний подключен через критические значения неизмеряемых состояний 20 к статическому устройству предсказания для каскада 16 воздействия, который подается посредством ввода на статическое устройство предсказания для каскада 15 воздействия. Критические значения измеряемых состояний 12 подаются в алгоритм 17 сравнения, который снабжен выводом из алгоритма 14 сравнения. Наконец, критические значения расстояния и/или скорости сравниваются с соответствующими мгновенными (измеренными в данный момент) значениями, чтобы принять решение об инициировании необходимого воздействия. На фиг. 2 показан дополнительный ввод 13 в устройство динамического отслеживания и дополнительный ввод 28 в алгоритм сравнения.

Важным признаком этого процесса является то, что в нем не используется фактическая информация об ускорении объекта, хотя он способен обеспечивать воздействие с надлежащим уровнем безопасности в ситуациях, когда объект, находящийся перед собственным транспортным средством, значительно ускоряется или замедляется. Статическое устройство предсказания для каскада 16 воздействия рассчитывает критические значения неизмеряемых состояний 20 на основании доступных данных; в текущей ситуации он рассчитывает критическое значение ускорения для объекта, находящегося перед транспортным средством, и, если это значение выполнено, как рассчитано на основании фактически измеренных данных других кинематических величин (расстояния, скорости собственного транспортного средства и впереди идущего транспортного средства, ускорения собственного транспортного средства), он инициирует аварийное торможение и предварительное предупреждение. Если предположить без каких-либо ограничений общности, что применяется одна фаза предупреждения, и с целью предотвращения столкновения в качестве цели в этом примере ставится то, что скорость собственного транспортного средства будет соответствовать скорости объекта в конце воздействия и расстояние между собственным транспортным средством и объектом будет соответствовать заранее установленному расстоянию в конце воздействия, и, если предполагается постоянное ускорение, то можно сформулировать два следующих уравнения:

v_ego,I + a_ego,I ⋅ t_warn + a_ego,interven ⋅ t_interven = v_obj,I + a_obj,I ⋅ (t_warn+t_interven)

v_{ego,I ⋅} (t_warn+t_interven) + ½ a_ego,I ⋅ t_warn² + ½ a_ego,interven ⋅ t_interven² + a_ego,I ⋅ t_warn ⋅ t_interven =

d_rel,I + v_obj,I ⋅ (t_warn+t_interven) + ½ a_obj,I ⋅ (t_warn+t_interven)² - d_rel,desired

где:

Обозначение Значение d_rel,I начальное относительное расстояние объекта относительно собственного транспортного средства v_ego,I начальная скорость собственного транспортного средства v_obj,I начальная скорость объекта a_ego,I начальное ускорение собственного транспортного средства a_obj,I начальное ускорение объекта a_ego,interven желаемое ускорение собственного транспортного средства во время воздействия (аварийного торможения) t_warn продолжительность фазы предупреждения t_interven продолжительность фазы воздействия (аварийного торможения) d_rel,desired безопасное расстояние (желаемое расстояние) между объектом и собственным транспортным средством в конце воздействия

Для применения уравнений датчики окружающей среды и на основании параметров системы ввод в статическое устройство предсказания для каскада 15 воздействия обеспечивают следующие значения: d_rel,I, v_ego,I, v_obj,I, a_ego,I, a_ego,interven, t_warn, d_rel,desired. (Следует отметить, что данные также могут быть доступны в других системах координат или других форматах.) Как описано выше, если существует решение, удовлетворяющее условиям, набор уравнений может быть использован для расчета гипотетического значения a_obj,I, что означает, что критическое ускорение объекта может быть рассчитано. Критическое ускорение объекта в качестве критических значений неизмеряемых состояний 20 и дополнительный ввод 13 в устройство динамического отслеживания обеспечивают информацию, требуемую для устройства 19 динамического отслеживания для критических состояний, который также оснащен памятью (таким образом, является динамическим в отличие от статического), так что он может хранить и использовать данные, измеренные или рассчитанные в текущем цикле обработки, а также соответствующие прежние значения, с целью определения критических значений измеряемых состояний 12, т. е. в данной ситуации критических значений скорости и/или расстояния, относящихся к объекту. Это позволяет определить «опасные» и «безопасные» зоны в пределах диапазонов скорости и расстояния, и такие зоны разделены критическими значениями. С целью выполнения таких определений дополнительный ввод 13 в устройство динамического отслеживания может обеспечивать как значения скорости и ускорения для собственного транспортного средства, так и значения расстояния и скорости для объекта. В качестве заключительного этапа в процессе, в дополнение к критическим значениям измеряемых состояний 12 также обеспечивается информация для алгоритма 17 сравнения посредством дополнительного ввода 28 в алгоритм сравнения, и он принимает решение на основании отношения таких вводов, следует ли инициировать операцию предупреждения/аварийного торможения, и он сигнализирует об этом в виде вывода из алгоритма 14 сравнения. (Дополнительный ввод 28 в алгоритм сравнения содержит измеренные значения измеряемых состояний (текущее расстояние и скорость объекта), которые могут быть непосредственно сравнены со вводом в алгоритм сравнения).

Следует отметить, что уравнения, касающиеся работы статического устройства предсказания для каскада 16 воздействия, служат только в качестве примера, и для эффективного решения определенных ситуаций могут потребоваться другие расчеты, известные специалистам в данной области техники. Однако следует еще раз подчеркнуть, что фактическое ускорение объекта не требуется во время процесса, описанного на фиг. 2 (критическое ускорение является только гипотетическим значением).

На фиг. 3 показан процесс расчета непрерывного сигнала воздействия с целью управления транспортным средством (например, команды ускорения). На фиг. 3 показан ввод в статическое устройство 31 предсказания маневра и статическое устройство 21 предсказания маневра. Следующим элементом блок-схемы является устройство динамического отслеживания для идеальных состояний 22, вводом которого является дополнительный ввод 29 для устройства динамического отслеживания для идеальных состояний и идеальных значений неизмеряемых состояний 23; его выводом в этом сценарии является ввод блока 24 протокола управления, т. е. идеальные значения измеряемых состояний 25. Дополнительным вводом в блок 24 протокола управления является дополнительный ввод 30 в блок протокола управления, а его выводом является вывод из блока 26 протокола управления.

Показанное непрерывное управление транспортным средством может использоваться во время аварийного торможения, а также во время комфортного замедления или даже комфортного ускорения. Одним из примеров его использования в качестве функции удобства является функция ACC, которая реализует непрерывное следование за другим транспортным средством, находящимся перед транспортным средством; иначе и проще говоря, она поддерживает определенную дистанцию. Важным признаком процесса управления транспортным средством, описанного здесь, является то, что он не использует фактическую информацию об ускорении объекта, но способен обеспечивать воздействие с надлежащим уровнем комфорта и безопасности даже в ситуациях, когда объект, находящийся перед собственным транспортным средством, значительно ускоряется или замедляется. Способ очень похож на способ, показанный на фиг. 2, если гипотетическое ускорение объекта интерпретируется не как критическое ускорение, а как его идеальное ускорение. Задача статического устройства 21 предсказания маневра состоит в том, чтобы рассчитать на основании имеющихся данных идеальные значения неизмеряемых состояний 23, в данном случае идеальное значение ускорения для объекта, находящегося перед транспортным средством (если это значение выполнено, как рассчитано на основании фактически измеренных данных о других кинематических величинах (расстоянии, скорости собственного транспортного средства и впереди идущего транспортного средства, ускорении собственного транспортного средства), желаемое ускорение собственного транспортного средства не должно быть изменено). В зависимости от типа маневра и желаемого поведения статическое устройство 21 предсказания маневра может использовать разные способы для получения своего вывода; в некоторых ситуациях уравнения, сформулированные в связи с фиг. 2, также могут давать удовлетворительный результат. На основании датчиков окружающей среды и параметров системы ввод в статическое устройство 31 предсказания маневра обеспечивает следующие значения: d_rel,I, v_ego,I, v_obj,I, a_ego,I, a_ego,interven, d_rel,desired, где обозначения имеют значение, указанное выше, при условии, что обозначения a_ego,interven и d_rel,desired могут использоваться для любого маневра, не только для аварийного торможения. В отличие от примера, описанного в связи с фиг. 2, t_warn не включено в перечень, поскольку фазу предупреждения не нужно принимать во внимание в контексте непрерывного воздействия. Основываясь на вышесказанном, можно рассчитать гипотетическое a_obj,I, что означает, что можно определить идеальное ускорение объекта. Идеальное ускорение объекта в качестве идеальных значений неизмеряемых состояний 23 и дополнительный ввод 29 для устройства динамического отслеживания для идеальных состояний обеспечивают информацию, требуемую для устройства динамического отслеживания для идеальных состояний 22, который оснащен памятью (таким образом, является динамическим в отличие от статического), так что он способен хранить и использовать данные, измеренные или рассчитанные в текущем цикле обработки, а также соответствующие более ранние значения, чтобы определить идеальные значения измеряемых состояний 25, которые в данном сценарии являются идеальными значениями скорости и/или расстояния, относящимися к объекту. С целью выполнения таких определений дополнительный ввод 29 в устройство динамического отслеживания для идеальных состояний может обеспечивать как значения скорости и ускорения для собственного транспортного средства, так и значения расстояния и скорости для объекта. В качестве заключительного этапа процесса идеальные значения измеряемых состояний 25 и дополнительный ввод 30 в блок протокола управления обеспечивают информацию для блока 24 протокола управления, который рассчитывает сигнал, необходимый для непрерывного воздействия (например, текущую команду ускорения собственного транспортного средства), на основании отношения между вводами и указывает его как вывод из блока 26 протокола управления. Дополнительный ввод 30 в блок протокола управления содержит измеренные значения измеряемых состояний (текущее расстояние и скорость объекта), которые могут быть непосредственно сравнены с идеальными значениями измеряемых состояний. При идеальных условиях и при условии, что ситуация развивается в реальной жизни точно так же, как прогнозировалось, рассчитанные идеальные значения расстояния и скорости объекта должны соответствовать фактическим значениям расстояния и скорости объекта, и сигнал воздействия для непрерывного воздействия может соответствовать желаемому значению в такой ситуации. Однако, если реальная ситуация отклоняется от прогноза, рассчитанные идеальные значения расстояния и скорости объекта отклоняются от фактических значений расстояния и скорости объекта, и в такой ситуации сигнал воздействия для непрерывного воздействия необходимо адаптировать согласно данной ситуации и величине и знаку какой-либо разницы.

Одно из возможных выражений для расчета сигнала воздействия для непрерывного воздействия (текущей команды ускорения в этом сценарии) в общем виде:

a_ego,req = f (d_obj,M, v_obj,M, d_obj,ideal, v_obj,ideal, …)

где:

Обозначение Значение d_obj,M текущее расстояние объекта относительно собственного транспортного средства v_obj,M текущая скорость объекта d_obj,ideal идеальное расстояние объекта от собственного транспортного средства v_obj,ideal идеальная скорость объекта a_ego,req команда ускорения собственного транспортного средства

Возможная реализация функции f (⋅) и, как следствие, приведенного выше выражения с управляющими параметрами k₁ и k₂, которые могут быть получены, например, путем настройки с помощью параметров:

a_ego,req = a_ego,interven + k₁ ⋅ (d_obj,M - d_obj,ideal) + k₂ ⋅ (v_obj,M - v_obj,ideal)

где a_ego,interven является желаемым ускорением собственного транспортного средства во время воздействия, как объяснено выше.

Следует отметить, что приведенные выше выражения являются лишь примерами, и управление также может реализовываться с использованием другого алгоритма. Следует также отметить, что не только вывод из блока 26 протокола управления может использоваться в качестве значения ускорения; таким значением также может быть, например, желаемая скорость, интенсивность ускорения (т. е. производная ускорения по времени), тяга или крутящий момент, оказываемый мотором или двигателем и т. д., или даже двоичный сигнал «истина-ложь», который также показан на фиг. 2 в связи с инициированием предупреждения и/или аварийного торможения. Таким образом, можно прийти к заключению, что пример, показанный на фиг. 3, является более общим, чем тот, который представлен на фиг. 2, и его можно использовать для инициирования процессов предупреждения и аварийного торможения в дополнение к расчету управляющего сигнала для непрерывного воздействия.

На схемах на фиг. 4a, 4b и 4c показан маневр в качестве примера, когда другое транспортное средство движется впереди собственного транспортного средства по той же линии, и нужно инициировать автоматический маневр аварийного торможения. Обозначения на фигурах имеют следующие значения: d_rel означает текущее расстояние между собственным транспортным средством и впереди идущим транспортным средством, v_obj означает скорость впереди идущего транспортного средства (относительно земли), a_obj означает ускорение впереди идущего транспортного средства (относительно земли), и v_obj_crit и a_obj_crit означают критические значения скорости и ускорения, рассчитанные для впереди идущего транспортного средства соответственно. На фиг. 4a, 4b и 4c показаны графики, относящиеся к одному и тому же маневру.

Предположим, что скорость собственного транспортного средства составляет 20 м/с, а впереди идущее транспортное средство движется с постоянной скоростью 10 м/с, и начальное расстояние между ними составляет 100 м. Если водитель не окажет воздействие, в какой-либо момент эта ситуация станет критической, и система должна будет инициировать предупреждение или даже торможение, поскольку собственное транспортное средство приблизится к впереди идущему транспортному средству из-за разницы в скорости. Однако точное время, когда это произойдет, зависит не только от текущих значений расстояния и скорости, но и от изменений таких значений; если впереди идущее транспортное средство начнет тормозить, собственное транспортное средство догонит раньше, но если оно начнет ускоряться, второе транспортное средство догонит лишь позже или в зависимости от степени ускорения вовсе не догонит. Из этого следует, что для впереди идущего транспортного средства существует критическое значение ускорения, о котором система должна выдать предупреждение; другими словами, критическое значение разделяет диапазон ускорения на «безопасную» и «опасную» зоны. На фиг. 4c показано, что в этом примере ускорение транспортного средства переходит из «безопасной» зоны в «опасную» зону за 8 с, когда a_obj = a_obj_crit, поэтому система должна выдать предупреждение в это время.

Для изобретения важно, что пересечение, показанное на фиг. 4с, не может быть определено прямо, если применяются обычно используемые датчики, поскольку такие датчики не способны измерять ускорение объекта. Именно здесь становится важным динамическое отслеживание, описанное в данном изобретении: на основании критического значения ускорения (которое является гипотетическим значением) и с использованием других измеренных кинематических величин могут быть рассчитаны критические значения скорости и расстояния, которые также разделяют диапазон скорости и расстояния на «безопасную» и «опасную» зоны. На основании значений скорости и расстояния, которые также могут быть измерены с помощью обычных датчиков, можно определить, попадают ли они в «безопасную» или «опасную» зоны, и система может принять решение о воздействии в зависимости от этого определения. На фиг. 4b указаны описанные критические значения скорости (полученные с помощью устройства динамического отслеживания) и текущая скорость объекта; система должна инициировать воздействие, когда эти значения пересекутся приблизительно через 8 секунд.

Аналогично фиг. 4a, 4b и 4c, на фиг. 5a, 5b и 5c также проиллюстрировано проведение способа в качестве примера с той разницей, что в этом примере впереди идущее транспортное средство ускоряется со скоростью -2 м/с² (т. е. оно замедляется). Обозначения на графических материалах являются точно такими же, как обозначения, используемые на фиг. 4a, 4b, 4c. Как видно из этого примера, пересечение a_obj_crit = a_obj и пересечение v_obj_crit = v_obj, рассчитанное с использованием динамического отслеживания, происходит значительно раньше, чем ранее, уже приблизительно 3 с, из-за замедления, и это означает, что система также должна выдавать предупреждение раньше из-за замедления. Это соответствует основной цели изобретения, т. е. инициированию воздействия в надлежащее время, даже если скорость не является постоянной.

Решение согласно настоящему изобретению имеет несколько преимуществ. Поскольку предполагаемая постоянная скорость не существует в большинстве реальных условий, игнорирование ускорения объекта, которое не может быть измерено непосредственно датчиками окружающей среды, может привести к снижению производительности системы. Решение согласно настоящему изобретению способно обеспечить эффективную поддержку вождения и избежать линейного продольного столкновения простым способом, например с использованием радара, и/или камеры, и/или лазера или лидара, без измерения значений ускорения, но также без игнорирования последствия ускорений. Решение согласно настоящему изобретению способно реагировать на окружающие объекты своевременно и с надлежащим уровнем комфорта и безопасности, даже если абсолютное значение любого ускорения объекта является значительным, где «реагированием» может быть предупреждение водителя (например, световое и/или звуковое предупреждение), изменение поведения системы или непрерывная адаптация при использовании управления с замкнутым контуром.

Настоящее изобретение может быть реализовано в других формах и с другими способами в пределах объема правовой охраны. Настоящее изобретение может быть применено в автомобильной промышленности.

Изобретение относится к системам помощи для вождения. В способе своевременного инициирования процесса автоматического аварийного торможения транспортного средства и управления его продольным движением измеряются мгновенные кинематические значения и, если прогнозируется, что они будут неудовлетворительными, выдается предупреждение, а затем осуществляется торможение или воздействие, необходимое для следования за объектом. Ранее наблюдаемые кинематические значения используются вместе с желаемым ускорением транспортного средства для определения гипотетических кинематических значений. Гипотетические кинематические значения определяют как соответствующие идеализированной ситуации. Команду предупреждения и/или ускорения, выполняемую собственным транспортным средством, определяют на основании отношения между гипотетическими значениями и фактическими текущими мгновенными значениями. Также имеется соединительное устройство для реализации данного способа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

1. Способ своевременного инициирования процесса автоматического аварийного торможения транспортного средства и управления его продольным движением, чтобы избежать столкновения с объектом, движущимся впереди, и/или непрерывно следовать за объектом, движущимся впереди, с использованием радара, и/или камеры, и/или лидара, и без непосредственного использования данных об ускорении объекта, в рамках которого измеряются мгновенные кинематические значения и должны быть достигнуты или поддерживаться предварительно установленные или адаптивно определенные относительная скорость и расстояние, и, если прогнозируется, что они будут неудовлетворительными, водитель получает предупреждение, а затем инициируется процесс аварийного торможения или осуществляется воздействие, необходимое для следования за объектом, отличающийся тем, что текущие мгновенные кинематические значения используются в сочетании с ранее наблюдаемыми кинематическими значениями следующим образом:

- ранее наблюдаемые кинематические значения используются вместе с желаемым ускорением транспортного средства для определения гипотетических кинематических значений,

- гипотетические кинематические значения относятся к текущему циклу обработки, в то время как ранее наблюдаемые кинематические значения относятся по меньшей мере к одному предыдущему временному циклу обработки,

- гипотетические кинематические значения определяют как соответствующие идеализированной ситуации, которая сложилась бы с учетом ранее наблюдаемых кинематических значений и желаемого ускорения самого транспортного средства,

- фактическую команду предупреждения и/или ускорения, которая должна быть выполнена собственным транспортным средством, определяют на основании отношения между гипотетическими значениями и фактическими текущими мгновенными значениями.

2. Соединительное устройство для своевременного инициирования процесса автоматического аварийного торможения транспортного средства и для управления его продольным движением по п. 1, содержащее источник (1) питания, датчики (2) окружающей среды, исполнительные компоненты (3), устройство (4) предупреждения и управления, систему (5) управления, интерфейсы (6) и статическое устройство (21) предсказания маневра, отличающееся тем, что оно содержит устройство динамического отслеживания для идеальных состояний (22).

3. Соединительное устройство по п. 2, отличающееся тем, что устройство динамического отслеживания для идеальных состояний (22) рассчитывает гипотетические кинематические значения посредством статического устройства (21) предсказания маневра, и система (5) управления использует сигналы воздействия от блока (24) протокола управления и подключена к устройствам (4) предупреждения и управления и исполнительным компонентам (3) так, как это подходит для передачи сигналов.