用于测定车辆的紧急制动状况的方法

用于测定车辆的紧急制动状况的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于测定车辆(1)的紧急制动状况的方法，在该方法中，车辆(1)至少测定以下状态变量：它的自身行驶速度(v1)，它的自身纵向加速度(a1)，它与前方对象物(2)的相对间距(dx)，以及前方对象物(2)的第二速度(v2)和第二加速度(a2)，其中，经由评估法(BV1、BV2)从状态变量(v1、a1、dx、v2、a2)中测定是否存在紧急制动状况。根据本发明设置：依赖于状态变量(v1、a1、dx、v2、a2)地引用至少两种不同的评估法(BV1、BV2)评估是否存在紧急制动状况，其中，依赖于状态变量(v1、a1、dx、v2、a2)测定：引用至少两种不同的评估法(BV1、BV2)中的哪一种，其中，不同的评估法至少包括以下评估法：运动方程式评估法，其中，测定车辆(1)和前方对象物(2)的运动方程组；和第二评估法，其中，测定车辆(1)的制动行程。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于测定车辆的紧急制动状况的方法、一种用于执行这类方法的 控制装置以及一种具有这类控制装置的行车动态调节系统。 用于测定车辆的紧急制动状况的方法

【背景技术】
[0002] 本发明尤其涉及一种用于评估当尤其是车辆行驶在存在有在前方行驶的对象物 的公路上时发生追尾的危险的方法。
[0003] 为此原则上公知的是，要设立运动方程式，以便测定当自身车辆和前方车辆的当 时的行驶特性的情况下的碰撞时间。此外，原则上还公知的是，要测定额定减速度，以便避 免可能的碰撞。
[0004] EP 1 539 523 B1或DE 102586 17B4描述了一种用于触发车辆的自动紧急制动 过程的方法和设备。在这里，测定了自身车辆的自身速度和自身加速度，并且采用了最小间 距作为目标安全间距。此外，采用了两辆车之间的应当在自动紧急制动过程结束时达到的 目标相对速度。补充地，还引用了所测定的在两辆车之间的当前的相对加速度。
[0005] DE 10 2006 019 848 B4描述了一种用于减小车辆碰撞的影响的设备，在设备中， 对障碍物就其相对间距和其相对速度进行探测，并且判断可能的碰撞或事故，接着必要时 可以激活乘客保护设施。这类系统也被公知为预防碰撞系统。
[0006] JP 2004038245 A1示出了一种用于车辆的障碍物探测器，在该障碍物探测器中补 充地还引用了探测到的方向盘操作。EP 0 891 903 B1描述了一种自动的紧急制动功能，在 其中，也对绕过障碍物的可能性作出判断。EP 1 625 979 B1描述了一种用于触发紧急制动 的方法和设备，在其中，测定了碰撞概率，以及此外，还测定了在触发紧急制动的情况下对 自身车辆的威胁，并且能依赖于这个测定到的威胁地改变紧急制动的触发界限。EP 1 803 109 B1描述了一种用于测定车辆附近范围内的重要对象物的方法，在该方法中，在将可能 的避让动作或制动过程考虑进去的情况下从车辆和/或环境传感器数据中计算出对碰撞 是重要的值。
[0007] 这类传统的方法在一般情况下是有缺陷的，它们通常只局限于特殊的行驶状况， 进而并不能总是及时地对自主制动来避免事故做出反应。此外，也许还会过早触发紧急制 动，进而也许进行了不必要的紧急制动的触发。
[0008] 此外，还公知了不同的、不具有紧急制动的定距系统。具有制动性能的本迪克斯温 格曼（Bendix-Wingman)自适应巡航系统（ACB-Adaptive Cruise System)包括一种定距方 法，以便使与在前方行驶的车辆的间距保持恒定。在这里，可以发出报警显示信号和紧急制 动信号用以自动地执行紧急制动法。为此，例如用雷达测量与在前方行驶的车辆的间距。


【发明内容】

[0009] 本发明的任务在于，提出一种方法、一种用于执行该方法的相应的控制装置和一 种行车动态调节系统，它们能够可靠地对紧急制动状况进行识别，并且让不合理的紧急制 动的概率保持得很小。
[0010] 该任务通过根据权利要求1的方法和根据权利要求15的控制装置得以解决。从 属权利要求描述了若干优选的改进方案。在其中补充地，还设置了一种具有这类控制装置 的或者用于执行该方法的行车动态调节系统。
[0011] 因此，根据本发明引用了不同的评估法，以便依赖于各当前存在的行驶状况引用 合适的评估法。
[0012] 根据表示为运动方程式评估法的第一评估法，不仅要设立自身车辆运动方程式， 而且还要设立位于该车辆前方的对象物的运动方程式，并且依赖于这些方程式地评估是否 存在紧急制动状况。接着，依赖于该评估地尤其可以计算出需求减速度。尤其可以设立时 间的二阶运动方程式，即具有初始值、线性项和二次幂项，从而能够形成自身车辆和前方对 象物的共同的方程组或共同的运动方程式，从中能够测定接着的低过最小间距的情况和/ 或碰撞。
[0013] 相反地，根据第二评估法执行对制动行程的观察，在观察中，可以测定和评估至少 是自身车辆的制动行程。
[0014] 本发明的基本理念在于，在自身车辆位于在前方行驶的前方对象物后方的典型行 车状况下，可以通过自身车辆和前方对象物的运动方程式测定紧急制动状况。针对这类运 动方程式评估法尤其可以形成时间的二阶运动方程式，也就是说，具有相对间距作为时间 的零阶项，速度（或相对速度）作为时间的一阶项以及加速度作为时间的二阶项。因此， 从运动方程式中可以形成方程组，利用该方程组测定：接着是否正在接近允许的最小间距 (例如1米或者也可以是零的最小间距）。在这里，尤其补充地还可以将车辆的制动系统 (例如用于对制动器通气）的反应时间和/或驾驶员的反应时间考虑进去，这是因为通过主 动干涉发生的变化要在反应时间之后才会起作用。
[0015] 根据本发明从现在起认识到，方程组，尤其是时间的二阶运动方程式的这类采用 方案，在某些情况下会导致错误推测。具有负的加速度，也就是说，在自身车辆或在前方行 驶的对象物进行制动或减速时的时间的二阶运动方程式在数学上也含有当车辆或对象物 完全停止之后的、假设的倒车情况。但是，这类假设的倒车情况在实际中是没有意义，这是 因为虽然车辆的减速能够通过制动干涉或发动机减速器干涉（或者例如还可以通过空气 摩擦）导致对正速度的制动（加速度为负）直至停止，但是不会引起已停驻的车辆再向后 加速。当车辆停止时，在实际中产生的制动作用（也就是负的加速度）其实是下降至零，也 就是说使车辆停止，但不开始倒车。
[0016] 因此，在数学方程组中可以测定假设的、却没有意义的碰撞，该碰撞出现在倒车期 间，尤其是当在前方行驶的前方对象物发生假设的倒车的情况下。
[0017] 因此，根据本发明，只有当被推测为有意义时，才引用运动方程式评估法。更有利 地，使用用于测定不同状况的标准，以便选出合适的评估法。
[0018] 如果测定第一种评估法，也就是运动方程式评估法，没有意义，那么根据本发明使 用另一评估法，其中，设置了至少一个作为第二种评估法的、亦即优选地具有观察制动行程 的制动行程评估法。在这里，优选地在不将自身车辆和前方对象物的准确的运动方程式考 虑进去的情况下测定并评估自身车辆的制动行程。优选地，定义了与时间相关的有效标准， 该有效标准将第一自身车辆的自身制动时间与前方的第二对象物的对象物制动时间进行 比较，这样就特别简单地获知并决定第一或第二评估法的有效性。在此，可以事先测定在自 身第一车辆相对于前方的第二对象物的相对速度完全消失的同时最终达到最小间距时的 自身制动时间。对象物制动时间是前方的第二对象物最终停止时所需要的时间。
[0019] 根据本发明，也可以事先使用前置标准，即，相对间距在反应时间结束后是否已经 达到或者低过最小间距，进而是否已经存在紧急制动的状况；这可以理解为前置（"第零 个"）评估法，从而使第一和第二评估法变得根本不重要。
[0020] 自身第一加速度可以通过纵向加速度传感器测得，和/或通过对自身第一速度进 行时间求导得以测定。与前方对象物的相对间距尤其可以通过间距传感器测定。于是因此， 至少可以从相对间距的信号在时间上的特性中也测定对象物的第二速度，并且通过从对该 第二速度中进行时间求导中测定其第二加速度。但是，原则上也可以例如通过雷达多普勒 测量检测到对象物的第二速度。然后尤其可以通过测定自身车辆的需求减速度地测定对紧 急制动状况的根据本发明的评估结果。
[0021] 因此，在行程-时间-图表中，时间的二阶运动方程式得出了抛物线；在加速度为 负，也就是说，进行制动或减速时，抛物线朝下敞开。相应的速度走向形成直线，因此，在制 动时具有负的斜率。
[0022] 行程-时间-图表中的抛物线型的运动曲线的下降的分支和在速度-时间-图表 中相应的负的值根据本发明被评估为在实际中没有意义；导致错误评估的这类状态根据本 发明借助合适的标准排除。
[0023] 因此，可以排除如下假设的情况，即，前方车辆在加速度为负，也就是说，进行减速 或者制动时，在其停止以后接着的假设的倒车运动中招致与自身车辆的碰撞。
[0024]为了排除这种假设的、造成碰撞的倒车情况，更有利的是检查，该对象物和自身车 辆最终停止时所需要的时间或者制动行程。如果自身车辆比前方的对象物更早或同时达到 停止，根据优选的构造方案更有利的是可以采用第一评估法。但是，如果自身车辆迟于前方 的对象物地达到停止，更有利的是不采用运动方程式评估法，这是因为测定了在前方的对 象物接着的倒车时发生假设的碰撞情况。因此得出了用于运动方程式评估法的有效标准， 其中，在不满足的情况下就接着将第二评估法考虑进去。
[0025] 在第二评估法中，原则上将车辆直至其停止时的制动行程考虑进去，而没有将车 辆直至其停止时的动态，也就是说它们的准确的运动方程式考虑进去。因此，虽然理论上可 能出现以下情况，即，虽然在停止时间点计算出的值遵守了自身车辆与前方对象物之间的 安全间距，但是由于自身车辆的实际动态情况却到那时发生了碰撞（或者低过最小间距）。 但是，根据本发明认识到，第一和第二评估法能够完美互补。这类碰撞通过运动方程式评估 法就已经能够检测到。因此，如果满足用于运动方程式评估法的有效标准，并且可以将运动 方程式评估法考虑进去，就能够可靠地检测到最终停止时的碰撞。但是，如果由于不满足有 效标准而不能将运动方程式评估法考虑进去，紧跟着在第二评估法中就不会再出现有错误 的结论，以至于虽然在停止时间点时遵守了安全间距或最小间距，但是到那时却发生碰撞。 这类碰撞在运动方程式评估法中应该已经检测到。
[0026] 因此，提供了一种可靠的并且能以相对较少的计算量地实施的方法，该方法还能 检测自身车辆和前方对象物的不同的出发运动状态。在这里，还极为可靠地排除了不必要 地过早紧急制动的情况，以及随之而来的由此不仅对自身车辆还有对可能在后方行驶的车 辆造成的威胁。
[0027] 根据本发明，通过该方法不仅可以触发自动紧急制动，而且也可以向驾驶员发出 报警显示信号。在这里，可以在准确地进行测定时将反应时间考虑进去，因此在自动紧急制 动系统中包括了因设备原因所需的且用于填充制动器并且操作致动装置的时间，并且在向 驾驶员发出报警显示信号的情况下，补充地还顾及到驾驶员的反应时间。
[0028] 根据特别优选的实施方式，分等级地划分出不同的情况。第一种情况可以首先原 则上检查：自身车辆和前方对象物之间的相对间距是否在反应时间以后小于要遵守的最小 间距；如果满足该第一标准，就总是立即导入紧急制动。然后，继第一之后例如观察四种情 况，其中分别测定是否应该采用第一或第二评估法。更有利的是，在这些情况中引用了前方 对象物的加速度和相对速度，尤其是反应时间以后的相对速度。因此，可以仅根据这两个变 量就可以完成情况区分，尤其区分成四种或者五种不同的情况。
[0029] 于是，在这些情况下，若有必要可以首先检查运动方程式评估法，而如果这种方法 不适用的话，就引用第二评估法。在两个另外的情况下例如可以仅引用运动方程式评估法 或第二评估法。此外，还可能存在一种情况，在该情况中，前方对象物的加速度为正并且速 度差或者说相对速度也为正，从而能够识别出总体上不存在发生碰撞的危险。
[0030] 根据本发明的控制装置尤其可以依赖于根据本发明的方法的结果截断发动机力 矩，为此它例如向发动机控制器发出控制信号。

【专利附图】

【附图说明】
[0031] 下面借助几种实施方式的附图来阐述本发明。其中：
[0032] 图1示出具有两个正在前后行驶的车辆的公路场景的图示；
[0033] 图2至图7示出两辆车的行程距离和速度以及它们的根据不同的初始条件的相对 间距的图表。

【具体实施方式】
[0034] 第一自身车辆1在前方的、在这里是第二前方车辆2的对象物2的后面行驶在行 车道3上。下面仅考虑在共同的车辆纵向方向上的运动。第一自身车辆1处于位置xl上， 并且以速度vl以及加速度al行驶。制动过程因此表示为具有负值的加速度al。相应地， 第二前方车辆2处于位置x2上，以第二速度v2和第二加速度a2行驶。所有的变量xl、vl、 al ;x2、v2、a2都与时间相关。接着为两辆车（第一自身车辆1和前方车辆2)设立时间的 二阶运动方程式。在这里，优选假定第一自身加速度al和第二加速度a2至少直至导入自 身车辆1的制动过程时是恒定的。
[0035] 自身车辆1具有用于测定第一自身车辆1与前方车辆2之间的相对间距dx的间 距传感器4、带有控制装置6的行车动态系统5、速度传感器7和能够由控制装置6驱控的 车辆制动器8。间距传感器4向控制装置6提供相对间距测量信号M1，相应地，速度传感器 7向控制装置提供速度测量信号M2。在这里，也可以由ABS车轮转数传感器形成速度传感 器7。此外，控制装置6向车辆制动器8发出制动控制信号M3。
[0036] 根据本发明，依赖于不同的标准地在不同的场景下进行情况区分，然后在这些场 景下运用不同的评估法或评估方式用来测定是否可能出现碰撞以及何时可能需导入紧急 制动。
[0037] 所有的计算都在后方的第一自身车辆1中完成，因此让第一自身车辆测定与前方 车辆2撞车（追尾，rear-end collision)的危险。依赖于测定结果可以接着要么自动地通 过第一自身车辆1的自主紧急制动系统（advanced emergency braking system, AEBS)导 入紧急制动，并且/要么经由报警显示器9将报警显示信号Sil发送给第一自身车辆1的 驾驶员。
[0038] 对于这两种情况可以分别采用不同的反应时间tl。在自动的AEBS的情况下采用 较短的反应时间tl，该反应时间主要通过用于在制动器中构建制动压力（通气制动）的时 间确定。在发送给驾驶员的撞车报警（前方碰撞预警，forward collision warning, FCW) 时，首先要顾及到驾驶员例如在当驾驶员注意力集中时的一秒与当驾驶员分心或者注意力 不集中时的两秒之间的反应时间，并且补充地还要顾及到因设备原因所需的、用于形成内 部制动压力的时间。
[0039] 接下来说明用于制动标准的评估法，也就是说，测定要导入紧急制动的时间点。
[0040] 这里的基本理念是，根据可能性设立第一自身车辆1和第二前方车辆2的二阶的 运动方程式，并且从中测定是否要导入紧急制动。因此，设立运动轨迹或者说运动抛物线， 其在加速度为负时可能会最终导致停止，但是在数学上也描述了在随后的时间值内所涉及 的第一自身车辆1和/或所涉及的第二前方车辆2发生倒车的情况。但是因为在第一自身 车辆1和第二前方车辆2停止时终止了由于制动作用引起的负加速度，并且不会导致倒车 或向着倒退的方向（负方向）继续加速，所以根据本发明要区分，在设立运动抛物线或二阶 的运动方程式时是否把如下这种在实际中无意义的情况考虑进去，即，在接着的假设的倒 车中指示出可能有错误的撞车（或低过最小间距）的情况。如果可以排除这种情况，就设 立时间的二阶运动方程式。但是如果识别出这类的或者相应的情况，那么就根据本发明执 行对制动行程的观察。
[0041] 1.评估方法BV1:
[0042] 从二阶运动方程式中测定制动标准。
[0043] 第二前方车辆2 (对象物）的位置要表示为
[0044] x2 = x2_0 + v2 · t + · t2 方程式 1
[0045] 其中，x2_0是时间点t = 0时的位置。
[0046] 相应地，第一自身车辆1的位置如下地表示：
[0047] xl = xl_〇 + vl-t + ^-al-t2 方程式 2。
[0048] 在这里，xl是指第一自身车辆1的在前方的端点；相反地，x2是指前方第二车辆2 的在后方的端点，也就是说，尾部，从而相对间距dx直接由间距传感器4测得。因此，在dx =0时，存在有碰撞或撞车事故。
[0049] 相对间距dx可以从方程式1和2中表示为
[0050] dx = (x2-0 - xl-0) + (v2 - vl) · t + 士 · (a2 - al) · t2。
[0051] 从中得出：
[0052] dx = cix_0 + dv * t + * (a2 - al) l2 方程式3
[0053] 其中，dv = v2_vl，也就是说相对速度，并且dx_0 = x2_0_xl_0，即，在时间点t = 〇时测定的相对间距dx_0。
[0054] 因此，该方程式描述的是在第一自身车辆1与第二前方车辆2之间的相对运动。为 了再迟也能避免第一自身车辆1与第二前方车辆2之间的碰撞，根据本发明采用：
[0055] 从现在起测定自身车辆1的加速度al (在量值上为负），以便在达到允许的最小间 距dx_min的同时，也就是dx = dx_min时，使相对速度dv等于零。这里的构思是，在达到 最小间距dx_min时应能实现在相对速度dv = 0时第一自身车辆1不再靠近第二前方车辆 2〇
[0056] 如果在方程式3中使用这两种条件，即：dv = 0和dx = dx_min，那么作为第一额 定加速度al_d_l得到下面的值：
[0057] al_d_l = a2 - 广-^ 方程式 4。 2 · (dx_0 - dx min j
[0058] 在这里，值al_d_l被称为"第一"额定加速度，并且配设有附注"_1"，这是因为该 值是根据第一评估方法BV1，也就是运动方程式评估方法测定的。
[0059] 为了计算出自身车辆1的必要的第一额定加速度al_d_l，将反应时间tl结束后的 相对速度确定为dv_tl。因此，在上面的方程式中假定，在时间点t = 0与t = tl之间，力口 速度al和a2是恒定的。因此得到：
[0060] dv_tl = dv+(a2-al) · tl 方程式 5。
[0061] 此外，为了测定第一额定加速度al_d_l，还要测定反应时间tl后的相对间距dx_ tl。为此再次假定，加速度al和a2是恒定的。因此，利用在时间点t = 0时由间距传感器 4测定的相对间距dx或dx_0能够如下地计算出dx_tl。
[0062] dx_tl = dx_0 + dv · tl + (a2 - al) · 方程式 6。
[0063] 因此，在dv_tl和dx_tl的基础上可以如下地计算出自身车辆1的必要的第一额 定加速度al_d_l :
[0064] al_d_l = a2 - , (d:」1]--方程式 7。 2 _ (dx-tl - dx-mm)
[0065] 为了计算出必要的第一额定加速度al_d_l，在下面的示例中引用了该方程式7。 在该示例中，在前方行驶的、第二前方车辆2以第二加速度a2 = -3m/s2加速，也就是说，前 方的第二车辆2从初始的第二速度v2 = 60km/h起开始减速。自身的第一车辆1的初始速 度为vl = 90km/h。最小间距dx_min设为lm，通过间距传感器4测定在时间点t = 0时第 一自身车辆1与第二前方车辆2之间的相对间距dx_t0为dx_0 = 60m。在反应时间tl = Is的时候，该示例借助方程式7得出必要的第一额定加速度为al_d_l = -4. 3m/s2。由此 产生的第一自身车辆1和第二前方车辆2的运动曲线在图2中示出。
[0066] 因此，第一速度vl和第二速度v2的速度曲线呈线性地下降，并达到零线。行程曲 线xl和x2形成向下敞开的抛物线，它起始上升，直至各自的顶点S1或S2,因此，在顶点时 vl或v2也等于Ο ;抛物线的右侧根据本发明被评估为在实际上是无意义，这是因为它分别 相当于假设的倒退运动。
[0067] 在所选的示例中，当t = 5. 5s之后，第二前方车辆2停止，也就是v2(t = 5. 5s) =0。自身车辆1在t = 6. 8s时停止，即：vl = 0。
[0068] 因此，在该示例中，从t = 5. 5s开始，也就是从第二前方车辆2的假设的倒退运动 开始，就是图表中无效的区域。
[0069] 在图2的示例中，满足dv = 0和dx = dx_min这两个条件的点在t = 9. 7s处，此 时，两条直线vl和v2相交。然而，这个假设的交点已经位于无效的区域中，其中，甚至两辆 车的速度都是负的，即vl = v2 = -44. 8km/h，也就是说，分别是假设的倒退运动。因此，该 结果根据本发明被评估为无效。
[0070] 但是，对顶点S1和S2(也就是说，位置xl (vl = 0) = 94. 8m和x2(v2 = 0)= 107. lm)的比较显示，利用al_d_l的这一结果，在该状况下应该避免了碰撞。两辆车1与 2之间的相对间距dx在停止的时间点时比设为前提的最小值dx_min高107. lm-94. 8m = 12. 3m，由此导致，利用al_d_l进行制动或者说加速都过于剧烈，也就是制动作用过高。因 此，过早地激活了自主制动系统。
[0071] 该第一方法或者说第一种采用方案的缺点尤其是表现在以下状况中，即，例如初 始时，也就是在t = 0时在第一自身车辆1与第二前方车辆2之间存在有大的相对间距dx 以及前方车辆2存在有的大的制动力；因此，在这类状况下，前方车辆2更快地发生假设的 倒退运动，并且接着在前方车辆2倒退运动的情况下发生假设的碰撞。在图3中示出了相 对于图2是经修改的状况；相对于图2,在时间点t = 0时速度v2 = 60km/h，vl = 90km/h 和最小间距dx_min = 1均保持不变。但是，从现在起前方车辆2的加速度为a2 = -6m/s2， 也就是制动更强烈，并且在车辆1与2之间在开始时的相对间距dx_0为dx_0 = 90m。在该 情况下，方程式7导致第一额定加速度al_d_l为-7. 3m/s2。运动曲线在图3中示出。
[0072] 在图3的示例中，对车辆在它们的顶点S1和S2上的位置（也就是说，xl (vl = 0) =68. 9m和x2(v2 = 0) = 114m)的比较显示，在停止时两者之间的相对间距为45. lm。在 第二前方车辆2停止之后，满足条件dv = 0和dx = dx_min的点再次处于无效的区域中， 也就是说，在t = 11. 8s, v2 = -195km/h时，类似于上面图2所示的示例。
[0073] 因此，根据本发明，当通过制动在达到最小间距dx_min的同时又实现dv = 0的相 对速度（即：车辆的速度相同）的边缘条件时候，对于这类情况不引用或不采纳时间的二级 运动方程式这种采用方案。
[0074] 在图4中示出了另一个示例，其中，在前方车辆2停止之前，实现了条件dv = 0和 dx = dx_min。前方车辆2以a2 = -2m/s2地从初始的第二速度v2 = 50km/h制动。自身 车辆1具有vl = 90km/h的初速度。dx_min的值设为lm，并且两辆车1、2之间初始的相对 间距dx_0为dx_0 = 40m。反应时间还是tl = Is。对于这个示例而言，方程式7得到值 为-5. 2m/s2的al_d_l。所产生的运动在图4中示出。前方车辆2在t = 7秒之后停止。在 t = 5. Is时满足条件dv = 0和dx = dx_min。在该状况下，结果表示为时间点处于有效的 区域内；方程式3和4表示两辆车1、2在vl、v2 > 0时的真实运动。因此，基于方程式7计 算出al_d_l的值在图4所示的状况下表示为有效的值，其可以被引用来用于对当前状况的 评估。
[0075] 因此，根据本发明，只要两辆车1、2还在行驶，也就是说还没有实现停止，就可以 采用方程式7提供有效的值。相反地，当车辆1、2其中之一停止时，这些结果变为无效。
[0076] 因此，在附图的线形图示中，当车辆1、2其中之一的抛物线型的行程曲线xl或x2 达到它们的顶点S1或S2时，然后开始了无效的区域；相应地，于是速度的直线分别与零点 或零轴线相交。
[0077] 因此，根据本发明采用了有效标准Zkl，以便检查该第一评估法的有效性。为此，将 自身车辆1达到dv = 0和dx = dx_min的条件所需要的自身制动时间tl_dv与第二前方 车辆2针对直至停止的制动所需要的对象物制动时间t2_stop进行比较。如果满足有效标 准Zkl :tl_dv < t2_stop，就确保了相应于图4地对状况进行评估，也就是说，在前方车辆 2停止之前，自身的车辆1达到了 dv = 0和dx = dx_min。因此，由此显示出的结果是有效 的，也就是说，运动方程式评估法（第一评估法）是有效的。
[0078] 基于对象物的当前第二速度v2和第二加速度a2计算出对象物制动时间t2_ stop ：
[0079] 12 stop =(收―-V2)=-色 方程式 8 _ a2 a2
[0080] 自身车辆1所需要的自身制动时间tl_dv是以方程式7的关于al_d_l的结果为 基础的，并且可以这样计算，即： .. |2(dx tl-dx min) , …
[0081] tLdV^ (a2-al_d：l) +t， 万程式9
[0082] 因此，得到以下针对有效性或正确性的评估标准：
[0083] 当满足有效标准Zkl，也就是说，tl_dv < t2_stop时，第一额定加速度al_d_l是 可用的或有效的，也就是说，利用方程式7的运动方程式评估法（第一种评估法）BV1是有 效的。
[0084] 当 tl_dv>t2_stop 时，于是 al_d_l 是无效的。
[0085] 为了能够相应地检测到上述的测定没有导致有效的结果的这个无效的状况，并且 为了测定第二个、在该情况下是有效的额定加速度或需求减速度al_d_2,采用了以下的第 二评估法BV2或者说评估措施：
[0086] 第二评估法BV2:
[0087] 第二评估法BV2计算出自身车辆1直至停在前方车辆2后方所用的间距。
[0088] 根据该间距计算出第二额定加速度al_d_2,该第二额定加速度是从自身车辆1的 当前的速度vl起直至在这个间距内停止所需要的。为了进行该计算，将所有的有助于此的 部分都考虑进去。这些部分或者说部分距离是：
[0089] -自身车辆1与前方车辆2之间当前的间距dx，
[0090] -前方车辆2在利用它的当前的第二加速度a2的制动过程期间从它的当前的第二 速度v2起（进行制动）直至停止所经过的间距s2_st 〇p，
[0091] -自身车辆1在反应时间tl内所经过的行程距离sl_react，
[0092] -车辆1与2之间的在它们停止以后应该剩余的最小间距dx_min。
[0093] 根据以下方程式计算出自身车辆1最大的可用的制动行程sl_br :
[0094] sl_br = dx+s2_stop-sl_react_dx_min 方程式 10,其中
[0095] s2_stop = -^- 方程式 11 " 2_a2
[0096] sl_rcact ^ vl -tl +^--al -tl2 方程式 12
[0097] 为了计算出自身车辆1所需要的第二额定加速度al_d_2,首先测定自身车辆1在 反应时间tl以后的速度vl_tl。这是在假定自身车辆1在反应时间tl期间以恒定的加速 度al行驶的情况下实现的，即：
[0098] vl_tl = vl+al · tl 方程式 13
[0099] 因此，方程式13提供了自身车辆1在反应时间tl以后的速度。基于vl_tl和sl_ br，通过以下方程式测定自身车辆1的作为第二额定加速度al_d_2的必要的加速度：
[0100] al-d_2 =-⑷冬 方程式 14 2'S\_br
[0101] 因此，在方程式14中测定的第二额定加速度al_d_2表示为第二评估法BV2的需 求减速度，并且在下面的示例中加以引用。该示例的行驶状况与图2所示的示例1类似，以 便能够对这两种用于计算额定加速度或者说需求减速度的采用方案进行直接的比较。前方 车辆2以a2 = -3m/s2从初始的第二速度v2 = 60km/h加速（即：制动）。dx_min的值设 为lm，并且在两辆车1与2之间的初始相对间距dx_0为dx_0 = 60m。反应时间tl为Is。 根据方程式14的第二评估法BV2导致需求减速度（第二额定加速度）al_d_2为-3. 9m/s2。 相反地，根据方程式7的运动方程式评估法BV1导致第一额定加速度的值al_d_l为-4. 3m/ s2,该值如上所述被视为无效的结果，这是因为方程式7反映的是，其时间点在第一自身车 辆1和第二前方车辆2处于停止以后的结果，在该时间点时，第一自身车辆1和第二前方车 辆2倒退行驶。在图5中通过已经由图2中已知的曲线或图形，以及其它的曲线表示出了 这些关系。
[0102] 因此，第二评估法BV2仅考虑第一自身车辆1和第二前方车辆2都达到停止的状 况的端点；没有分开地针对第一自身车辆1和第二前方车辆2观察制动阶段。前方车辆2 的制动行程s2_stop用于计算sl_br。通过明确地计算该值避免了不期望地观察到的前方 车辆2的倒退运动。因此，在该采用方案中观察在制动过程以后第二前方车辆2的停止状 态。这在图5中用曲线x2表示。它表示出了该停止状态或该静止的位置。在这里，在图5 中，在前方的第二车辆2停止以后被看作x2 =常数并且v2 = 0。利用该措施，能够计算出 在这类状况下的准确的额定加速度，在这类状况下，在前方车辆2停息之后，自身车辆1才 达到停止状态。
[0103] 因此，图5中的曲线示出了，方程式14在该状况下反映出了准确的额定加速度的 值，这是因为它精确地表示了所需要的那个为了避免与前方车辆2的碰撞并且让第一自身 车辆1在前方车辆2后方间距lm处停止的加速度。任意更强烈的制动也将防止与前方车 辆2碰撞，但是将会过早达到停止状态，也就是说，在相对间距dx大于所追求的值dx_min =lm时达到停止状态。因此，这将在AEBS中导致过早地激活制动系统。
[0104] 先前所示的运动方程式评估法BV1的第二示例示出了另一状况，其中，运动方程 式评估法BV1导致第一额定加速度al_d_l的值过高。一般来说，这种状况的特征在于第 一自身车辆1和第二前方车辆2之间具有大的相对间距dx，并且前方车辆2具有强烈的减 速度a2。参照图3所描述的示例前方车辆2使用初始的第二速度为v2 = 60km/h、自身车 辆1的初始速度为vl = 90km/h、最小间距为dx_min = lm、前方车辆2的第二加速度为a2 =-6m/s2和初始的相对间距为dx_0 = 90m。在这个示例中，方程式7导致第一额定加速度 al_d_l为-7. 3m/s2。相反地，方程式14导致在该状况下的第二额定加速度al_d_2 = -3. 6m/ s2。在图6中示出了根据这两个减速度值产生的运动。
[0105] 前方车辆2在t = 2. 8s时达到停止状态。根据上述运动方程式评估法BV1，al_ d_l的值太大，并且导致在停止状态时的间距为45. lm，正如上面所实施的那样。相反地，第 二评估法BV2导致第二额定加速度al_d_2的值为-3. 6m/s2,该值就是为了避免与该状况的 前方车辆2碰撞所需要的最小减速度。图6示出，自身车辆1在t = 8s时并且相对间距为 lm时达到停止状态。
[0106] 相反地，上面结合运动方程式评估法BV1所示的示例3利用运动方程式评估法BV1 提供了第一额定加速度al_d_l的准确结果。其中，前方车辆2在初始速度为50km/h的情 况下以a2 = -2m/s2减速。自身车辆1具有90km/h的初始速度。dx_min的值设为lm，并 且第一自身车辆1与第二前方车辆2之间的初始的相对间距dx_0为40m。在该示例中，方 程式7导致第一额定加速度为al_d_l = -5. 2m/s2。相反地，方程式14导致针对这种状况 的结果为al_d_2 = -5. 02m/s2。在图7中表示出了针对两种加速度值的所产生的运动。
[0107] 在图7中示出，利用根据第二评估法BV2测定的第二额定加速度al_d_2进行减速 导致在t = 6s时使自身车辆1停止。当前方车辆2在t = 7s之后停息时，用xl示出的、 自身车辆1所经历的行程比前方车辆2的位置x2小lm。但是，在自身车辆1以第二额定加 速度al_d_2达到停止状态之前，通过第二评估法BV2测定的、第一自身车辆1与第二前方 车辆2之间的相对间距dx_2却小于0。这意味着，在自身车辆1和前方车辆2达到停止状 态之前，自身车辆1将与前方车辆2碰撞。因此，第二评估法BV2针对在该示例中的第二额 定加速度al_d_2的值是不准确的，或者说不能导致准确地计算出减速值，以便避免与前方 车辆2碰撞。更确切地说，在此类情况下采用运动方程式评估法BV1，也就是说，采用根据方 程式7得到的al_d_l。
[0108] 因此，第二评估法BV2仅观察当两辆车1、2达到停止状态时的制动状况的端点。然 而，却并不检查在该制动过程中可能出现的、两辆车1、2的运动轨迹的交叉点，也就是说， 在它们之间发生的碰撞。
[0109] 因此，根据本发明，采用两种评估法BV1、BV2用于准确地计算出制动标准。
[0110] 对于前方车辆2停息，而自身车辆2靠近的特殊的情况下，两种评估法BV1、BV1导 致相同的结果，这是因为
[0111] -dv_tl = vl_tl,
[0112] dx_tl_dx_min = sl_br
[0113] a2 = 0
[0114] 因此，下面在考虑以上实施方案的情况下针对使用评估法BV1和BV2的不同情况 进行区分，这些情况基本上依赖于前方车辆2的加速度a2和在反应时间结束后车辆1与2 之间的相对速度dv_t 1。
[0115] 为了检查用于避免碰撞的自动制动操作的必要性，检查以下情况：
[0116] 在第一标准K1中检查，在反应时间tl之后车辆1与2之间的间距dx_tl是否小 于最小间距 dx_min，艮P :dx_tl〈dx_min〇
[0117] 如果满足第一标准K1，就得出进行自动制动的必要性，这是因为驾驶员不能够自 行导入减速。
[0118] 如果不符合第一标准K1，就在另一标准K2中区分出并检查四种情况：K2a、K2b、 K2c、K2d。为了区分情况，分别引用前方车辆2的加速度a2和在反应时间结束以后的相对 速度dv_t 1。
[0119] 如果a2〈0并且dv_tl〈0,就检查第二标准K2a。在这里首先检查运动方程式评估 法BV1。如果不符合，就使用第二评估法BV2。
[0120] 如果满足第二标准K2a，也就是说，测定的额定加速度al_d_l或al_l_d2超过极限 值，就得出了对自身车辆1进行自动制动的必要性，这是因为驾驶员在反应时间结束以后 不能够自行调整必要的减速度的高低。
[0121] 如果a2〈0并且dv_tl彡0,就检查第三标准K2b。在这里始终只借助第二评估法 BV2进行检查。由此避免运动方程式评估法BV1在前方车辆2的存在有减速强烈的那种状 况下的弱点。如果满足第三标准K2b，也就是说，测定的额定加速度al_d_2超过极限值，就 得出了对自身车辆1进行自动制动的必要性，这是因为驾驶员在反应时间结束以后不能够 自行调整必要的减速度的高低。
[0122] 如果a2彡0并且dv_t〈0,就检查第四标准K2c。在这里始终只借助运动方程式评 估法BV1进行检查，这是因为只有评估法BV1是关系重大的。在这里不能使用第二评估法 BV2,这是因为在前方车辆2的加速度a2为正时，无法测定制动行程s2_st〇p。运动方程式 评估法BV1当特征在于前方车辆2具有减速强烈的状况下的弱点在这类状况下是无关紧 要，这是因为只观察a2的正值。如果满足第四标准K2b，也就是说，测定的第一额定加速度 al_d_l超过极限值，就得出了对自身车辆1进行自动制动的必要性，这是因为驾驶员在反 应时间结束以后不能够自行调整必要的减速度的高低。
[0123] 如果a2彡0并且dv_t彡0,就检查第五标准K2d。在这里，前方车辆2加速地远 离自身车辆1。因此，这种情况总的来说并不危险，从而根本不存在导入自动紧急制动的必 要性。
[0124] "第一、……第五标准"的说明在这里不表明顺序或重要性。
[0125] 因此，根据标准Kl、K2a至K2d可以形成一种调节算法，根据该调节算法首先检查 第一标准K1，并且接着按标准K2a、K2b、K2c进行情况区分，其中，然后如所述那样地要么根 据方程式7作为al_d_l地测定，要么根据方程式14作为al_d_2地测定额定加速度（需求 减速度）。
[0126] 附图标记列表
[0127] 1 自身车辆
[0128] 2 前方对象物/车辆
[0129] 3 行车道
[0130] 4 间距传感器
[0131] 5 行车动态系统
[0132] 6 控制装置
[0133] 7 速度传感器
[0134] 8 车辆制动器
[0135] 9 报警显示器
[0136] si xl 的顶点
[0137] s2 x2 的顶点
[0138] xl 第一车辆的位置
[0139] x2 第二车辆的位置
[0140] xl_0 第一车辆在时间点t = 0时的位置
[0141] x2_0 第二车辆在时间点t = 0时的位置
[0142] vl 第一车辆的速度
[0143] vl_tl 第一车辆在反应时间tl后的速度
[0144] v2 第二车辆的速度
[0145] al 第一车辆的纵向加速度
[0146] a2 第二车辆的纵向加速度
[0147] al_d_l 第一额定加速度
[0148] al_d_l 第二额定加速度
[0149] dx 相对间距
[0150] dx_min 最小间距
[0151] dx_0 在时间点t = 0时的初始相对间距
[0152] dx_t 1 在反应时间11之后的相对间距
[0153] dx_2 根据BV2的相对间距
[0154] sl_br 第一车辆可用的制动行程
[0155] sl_react第一车辆在tl期间所经历的行程
[0156] s2_stop 第二车辆直至停止时的制动行程
[0157] dv 相对速度
[0158] dv_tl 反应时间tl之后的相对速度
[0159] Ml 相对间距测量信号
[0160] M2 速度测量信号
[0161] M3 制动控制信号
[0162] S1 报警显示信号
[0163] t 时间
[0164] tl 反应时间
[0165] tl_dv 第一车辆的自身制动时间（dv = 0 ;dx = dx_min)
[0166] t2_stop 第二车辆直至v2 = 0时的对象物制动时间
[0167] BV1 评估法 1
[0168] BV2 评估法 2
[0169] BV0 前置的评估法
[0170] K1 第一标准
[0171] K2 另外的标准
[0172] K2a 第二标准
[0173] K2b 第三标准
[0174] K2c 第四标准
[0175] K2d 第五标准
[0176] Zkl 有效标准
【权利要求】
1. 一种用于测定第一自身车辆（1)的紧急制动状况的方法，在所述方法中，所述自身 车辆（1)至少测定以下状态变量： 所述自身车辆的自身行驶速度（VI)， 所述自身车辆的自身纵向加速度（al)， 所述自身车辆的与前方对象物（2)的相对间距（dx)，以及 所述前方对象物（2)的第二速度（v2)和第二加速度（a2)， 其中，从所述状态变量（Vl、al、dx、v2、a2)中借助评估法（BV1、BV2)测定是否存在紧 急制动状况， 其特征在于， 依赖于所述状态变量（vl、al、dx、v2、a2)地引用至少两种不同的评估法（BV1、BV2)用 以评估是否存在紧急制动状况， 其中，依赖于所述状态变量（vl、al、dX、v2、a2)地测定：引用所述至少两种不同的评估 法（BV1、BV2)中的哪一个。
2. 根据权利要求1所述的用于测定第一自身车辆（1)的紧急制动状况的方法，其特征 在于，所述不同的评估法（BV1、BV2)至少包括以下评估法： 运动方程式评估法（BV1)，在所述运动方程式评估法中，测定所述自身车辆（1)和所述 前方对象物（2)的运动方程组，以及 制动行程评估法（BV2)，在所述制动行程评估法中，测定所述自身车辆（1)的制动行程 (sl_br)〇
3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助有效标准（Zkl)确定：是 第一评估法（BV1)是有效的并被使用，还是至少第二评估法（BV2)是有效的并被使用。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述自身车辆（1)直至与所述前方对 象物⑵达到最小间距（dx_min)和相同的速度（dv = 0)时所需要的自身制动时间（tl_ dv)小于或等于所述前方对象物（2)进行制动直至停止（v2(t2_st〇p) = 0)时所需要的对 象物制动时间（t2_stop)的情况下，所述第一评估法（BV1)是有效的并且被使用，而在所述 自身制动时间（tl_dv)大于所述对象物制动时间（t2_stop)的情况下，所述至少第二评估 法（BV2)是有效的并且被使用。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在测定出紧急制动状况时，自 行导入紧急制动过程和/或发出报警显示信号（Sil)。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在测定引用所述评估法 (BV1、BV2)中的哪一个时，和/或在进行单个的评估法时，补充地还将在导入自动紧急制动 以后车辆内部的制动系统的反应时间（tl)和/或在经由报警显示器（9)发出所述报警显 示信号（Sil)以后驾驶员的反应时间（tl)考虑进去。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在第一步骤中事先使用前置的评估法 (BV0)，在所述前置的评估法中评估是否满足第一标准（K1)，根据所述第一标准，所述自身 车辆⑴与所述前方对象物⑵的当前相对间距（dx)在所述反应时间（tl)以后小于要遵 守的最小间距（dx_min)， 其中，在满足所述第一标准（K1)时识别为紧急制动状况，而在不满足所述第一标准 (K1)时接着测定引用其它评估法（BV、BV2)中的哪一个。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在不满足所述第一标准（K1)时，接着根据 所述前方对象物（2)的第二加速度（a2)和所述前方对象物（2)相对所述自身车辆（1)在 反应时间以后的相对速度（dv_tl)执行评估，其中，所述在反应时间（dv_tl)以后的相对速 度（dv)是所述第二速度（v2)减去所述自身速度（vl)的差。
9. 根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在不满足所述第一标准（K1)时，依 赖于其它的标准（K2a、K2b、K2c、K2d)测定合适的评估法（BV1、BV2)，其中，所述其它的标准 (K2a、K2b、K2c、K2d)包括一个或多个以下标准： -第二标准（K2a)，当所述前方对象物（2)的加速度为负并且所述在反应时间以后的相 对速度（dv_tl)为负时，满足所述第二标准， 其中，在满足所述第二标准（K2a)时，检查用于所述第一评估法（BV1)的有效标准 (Zkl)，并且在满足所述有效标准（Zkl)时执行所述第一评估法（BV1)，而在不满足所述有 效标准（Zkl)时引用所述第二评估法（BV2)， -第三标准（K2b)，当所述第二加速度（a2)为负，而所述在反应时间以后的相对速度 (dv_tl)大于或等于零时，满足所述第三标准， 其中，在满足所述第三标准（K2b)时引用所述第二评估法（BV2)， -第四标准（K2c)，当所述第二加速度（a2)大于或等于零，而所述在反应时间以后的相 对速度（dv_tl)为负时，满足所述第四标准，并且在满足所述第四标准（K2c)时引用所述第 一评估法（BV1)，以及 -第五标准（K2d)，当所述第二加速度（a2)大于或等于零，并且所述在反应时间以后的 相对速度（dv_tl)大于或等于零时，满足所述第五标准， 并且在满足所述第五标准（K2d)时，不执行对紧急制动状况的测定。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，利用所述评估法（BV1、BV2) 分别测定额定加速度（al_d_l、a2_d_2)。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第一评估法（BV1)中，所 述自身车辆（1)和所述前方对象物（2)的时间的二阶运动方程式被设立并且具有： 当前的相对间距（dx)、所述自身车辆（1)和所述前方对象物（2)的当前的加速度值 (al、a2)以及所述自身车辆（1)和所述前方对象物（2)的当前的速度（vl、v2)， 并且测定：从运动方程式中是否得出低过了所述自身车辆（1)与所述前方对象物（2) 之间的最小间距（dx_min)的情况。
12. 根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在第一评估法（BV1)中，在使用以 下方程式的情况下测定出第一额定加速度al_d_l : al d 1 = a2--~(心-⑴-^ (方程式 7) _ - 2-(dx_tl-dx_min) 、刀枉工、 其中，a2是所述第二加速度，dv_tl是所述反应时间（tl)之后的预测相对速度，dx_tl 是所述反应时间（tl)之后的预测相对间距，并且dx_min是所述最小间距。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第二评估法（BV2)中从以 下计算中测定出第二额定加速度（al_d_2)，S卩，根据所述自身速度（vl)的当前值、所述第 二速度（v2)的当前值和所述第二加速度（al)的当前值、当前的相对间距（dx)和固定的最 小间距（dx_min)计算出针对所述自身车辆（1)在导入制动下在所述反应时间（tl)之后剩 下多少制动行程（sl_br)。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据以下方程式测定出所述第二额定 加速度（al_d_2): al_d_2_-(方程式 14) 2 _sl_br 其中，vl_tl是从当前自身速度（vl)和当前自身加速度（al)中测定出的、所述自身车 辆⑴在所述反应时间（tl)之后的自身速度（vl)，sl_br是所述自身车辆⑴在导入制动 下在所述反应时间（tl)之后的可用的制动行程。
15. -种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的、用于自身车辆（1)的行 车动态调节系统（5)的控制装置（6)， 其中，所述控制装置（6)为了测定状态变量（Vl、al、dx、v2、a2)而接收： 间距传感器（4)的相对间距测量信号（Ml)，用于测定与在前方行驶的前方对象物（2) 的相对间距（dx)， 速度传感器（7)的速度测量信号（M2)，用于测定所述自身车辆（1)的自身速度（vl)， 其中此外，所述控制装置（6)还测定或测量作为状态变量的所述自身车辆（1)的自身 加速度（al)、所述前方对象物（2)的第二速度（v2)和所述前方对象物（2)的第二加速度 (a)，并且接收内部或外部存储的关于反应时间（tl)的数据和对于相对间距要遵守的最小 间距（dx_min), 其中，所述控制装置（6)借助评估法（BV1、BV2)从所述状态变量（vl、al、dx、v2、a2) 中测定是否存在紧急制动状况， 其中，所述控制装置（6)依赖于所述状态变量（Vl、al、dx、v2、a2)地引用不同的评估 法（BV1、BV2)评估是否存在紧急制动状况， 其中，所述控制装置（6)依赖于所述状态变量（Vl、al、dx、v2、a2)测定：引用多种评估 法（BV1、BV2)中的哪一种， 其中，所述不同的评估法（BV1、BV2)至少包括以下评估法： 运动方程式评估法（BV1)，用于测定所述自身车辆（1)和所述前方对象物（2)的运动方 程组，以及 制动行程评估法（BV1)，用于测定所述自身车辆（1)可用的制动行程（sl_br)， 其中，所述控制装置（6)依赖于测定结果地向车辆制动器（8)发出制动控制信号（M3) 和/或向驾驶员发出报警显示器信号（Sil)。
16. -种特别用于执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法的行车动态调节系统 (5)，特别是制动调节系统或车队行车系统， 其中，所述行车动态调节系统（5)具有根据权利要求14所述的控制装置￠)、间距传感 器（4)、速度传感器（7)和车辆制动器（8)。
【文档编号】G08G1/16GK104114423SQ201380009448
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年2月1日 优先权日:2012年2月14日
【发明者】卡斯藤·布罗伊尔, 迪尔克·桑德屈勒 申请人:威伯科有限公司