自动驾驶车辆的制动控制装置和方法与流程

本公开涉及一种自动驾驶车辆的制动控制装置和方法。

背景技术：

该部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

当车辆在自动驾驶期间突然制动以停止时，由于在制动期间的减速，加速度被施加在与车辆的行驶方向相反的方向上，因此由于惯性力，车辆中的乘客受到施加在行驶方向上的力。特别地，在车辆的车轮停在路面上的瞬间，这种现象变得更加严重。

更详细地，参照示出在自动驾驶期间制动中的常规减速曲线的图1a至图1c，将车辆停止的时刻(moment)te的目标速度设定为0，并且将车辆的减速度控制为恒定减速度a。然而，在车辆停止的时刻te，车辆与路面之间的相对运动突然消失，减速度a变为0，产生非常大的急动(jerk)，因此车辆中的乘客由于惯性力而感到不适。

此外，在常规减速曲线中，仅根据制动距离和车辆的当前速度来计算标准减速度，而不考虑车辆中的制动系统的性能，例如减速器的响应速度或刹车片的磨损程度。因此，如果在车辆开始制动的时刻ts的减速度a较低，则由于刹车片与轮盘之间的夹持力不足而引起噪声和振动，并且制动系统的耐用性降低。

技术实现要素：

本公开提供一种自动驾驶车辆的制动控制装置和方法，基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。

在本公开的一种形式中，自动驾驶车辆的制动控制装置和方法可以生成基于高阶多项式的减速曲线，以在车辆停止时提高乘客的乘坐舒适性，并考虑减速器的响应速度和制动器的减速性能来主动地校正减速曲线，以提高制动系统的耐用性。

本公开的其它优点、目的和特征将在下面的描述中部分地阐述，并且在阅读以下内容之后对于本领域普通技术人员将部分地变得显而易见，或者可以从本公开的实践中获悉。通过在书面说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本公开的目的和其它优点。

为了实现这些目的和其他优点并且根据本公开的目的，如在本文中具体体现和广泛描述的，一种考虑乘坐舒适性的自动驾驶车辆的制动控制方法包括：通过行驶状况识别器，基于车辆周围的环境信息来识别车辆停止状况；当识别出车辆停止状况时，通过减速曲线生成器，生成具有多个拐点的基于n(n为等于或大于3的自然数)阶多项式的减速曲线；通过校正器，通过将减速器的响应时间、驾驶期间的车辆质量和制动器的减速性能中的至少一个设置为控制变量来校正基于n阶多项式的减速曲线；以及通过控制器，基于校正后的基于n阶多项式的减速曲线来执行车辆的制动。

在生成基于n阶多项式的减速曲线中，可以基于车辆的行驶速度、目标制动距离和车辆正在行驶的路面摩擦系数中的至少一个来确定基于n阶多项式的减速曲线的初始斜率。

多个拐点可以包括：第一拐点，在第一时间处减速度具有局部最大值；以及第二拐点，在比第一时间晚的第二时间处减速度具有局部最小值。

在校正基于n阶多项式的减速曲线中，当减速器的响应时间大于第一参考值时，可以校正基于n阶多项式的减速曲线以将第一拐点的位置移动到比第一时间早的时间。

在校正基于n阶多项式的减速曲线中，当减速器的响应时间小于第一参考值时，可以校正基于n阶多项式的减速曲线以将第一拐点的位置移动到比第一时间晚的时间。

在校正基于n阶多项式的减速曲线中，当车辆质量小于第二参考值时，可以校正基于n阶多项式的减速曲线以将第二拐点的位置移动到比第二时间早的时间。

在校正基于n阶多项式的减速曲线中，当车辆质量大于第二参考值时，可以校正基于n阶多项式的减速曲线以将第二拐点的位置移动到比第二时间晚的时间。

在校正基于n阶多项式的减速曲线中，当制动器的减速性能小于第三参考值时，可以校正基于n阶多项式的减速曲线以增大初始斜率。

在校正基于n阶多项式的减速曲线中，当制动器的减速性能大于第三参考值时，可以校正基于n阶多项式的减速曲线以减小初始斜率。

应当理解的是，本公开的前述一般描述和以下详细描述都是示例性和说明性的。

根据本文提供的描述，进一步的应用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了使本公开易于理解，现在将通过示例的方式参照附图描述本公开的各种形式，其中：

图1a至图1c是表示自动驾驶期间车辆的制动控制的常规减速曲线的曲线图；

图2是示出根据本公开的一种形式的自动驾驶车辆的制动控制装置的配置的框图；

图3a和3b是表示根据本公开的一种形式的减速曲线的曲线图；

图4a和图4b是示出利用根据本公开的一种形式的制动控制装置来校正减速曲线的一种示例性方法的曲线图；

图5a和图5b是示出利用根据本公开的一种形式的制动控制装置来校正减速曲线的另一示例性方法的曲线图；

图6a和图6b是示出利用根据本公开的一种形式的制动控制装置来校正减速曲线的又一示例性方法的曲线图；

图7是示出根据本公开的一种形式的自动驾驶车辆的制动控制方法的流程图；以及

图8是示出图7所示的s740的详细过程的流程图。

本文描述的附图仅用于说明性目的，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

现在将详细参考附图中示出示例的本公开的示例性形式。然而，本公开的公开内容不限于本文阐述的形式，并且可以进行各种修改。在附图中，为了清楚地描述本公开，省略了与本公开无关的元件的描述，并且即使在不同的附图中示出，相同或相似的元件也由相同的附图标记来表示。

另外，在以下对各形式的描述中，术语“第一”、“第二”等可用于描述各种元件，但不限制这些元件。将理解的是，这些术语仅用于将一个元件与其它元件区分开，并且不限制相应元件的性质、顺序或次序。将理解的是，考虑各形式的配置和功能而特别定义的术语仅用于描述各形式，而不限制各形式的范围。

将理解的是，除非另外说明，否则元件的单数表述涵盖该元件的复数表述。在以下各形式的描述中，术语“包括”、“具有”等将被解释为指示说明书中陈述的一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件或部件或者其组合的存在，并且除非另外说明，否则不排除特征、数量、步骤、操作、元件、部件或者其组合的存在或添加。

在以下各形式的描述中，除非另外定义，否则包括技术术语或科学术语的所有术语具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。此外，在以下各形式的描述中，诸如词典中定义的术语的常用术语将被解释为具有与相关领域中的上下文含义一致的含义，并且除非明确定义，否则不应被解释为具有理想化或过于形式化的含义。

在下文中，将参照附图描述根据本公开的一种形式的自动驾驶车辆的制动控制装置。

图2是示出根据本公开的一种形式的自动驾驶车辆的制动控制装置的配置的框图。

参照图2，根据本公开的自动驾驶车辆的制动控制装置100可以包括行驶状况识别器110、减速曲线生成器120、校正器130、控制器140和制动单元150。然而，制动控制装置100的配置仅是示例性的，并且可以省略上述元件中的至少一个或可以额外设置其它元件。

行驶状况识别器110可以通过安装在车辆中的各种传感器10收集车辆周围的环境信息，并且基于该环境信息识别车辆停止状况。这里，传感器10可以包括全球定位系统(gps)接收器11、图像传感器12、距离测量传感器13、速度传感器14和加速度传感器15等。

gps接收器11被配置为估计车辆的地理位置，可以通过从位于地球上空的gps卫星接收导航消息来实时收集车辆的当前位置(包括纬度和经度)。

图像传感器12可以基于通过拍摄车辆周围区域所获取的图像来识别信号灯、周围车辆、车道、道路上的物体等。此外，图像传感器12可以通过对所获取的图像进行诸如噪声去除、图像质量和饱和度调整、文件压缩等处理来收集信号灯信息，例如，已亮的信号灯的状态(红灯、黄灯、绿灯、左转信号等)。

距离测量传感器13可以测量车辆与周围车辆之间的距离，并且例如被实现为雷达、激光雷达(lidar)、超声传感器等。距离测量传感器13可以通过向周围车辆发射电磁波、激光脉冲或超声波后测量从周围车辆反射的这些波的到达时间，来测量与周围车辆的距离、方向和高度等。

速度传感器14可以基于以差分方式获取的车轮速度的输出波形来测量车辆的行驶速度。

加速度传感器15可以基于施加到车辆的驱动(或制动)信号来测量在车辆加速(或减速)时变化的加速度。

行驶状况识别器110可以通过从图像传感器12和距离测量传感器13收集车辆前方的信号灯信息和周围车辆的行为信息来识别车辆停止状况，并获取与车辆当前位置和停车点之间的目标制动距离、车辆行驶速度、路面特性等相关的车辆行驶信息。

减速曲线生成器120可以基于车辆的行驶信息来生成具有多个拐点的基于高阶多项式的减速曲线。下面将参照图3a和图3b对此进行描述。

图3a和图3b是表示根据本公开的一种形式的减速曲线的曲线图。

通常，车辆中的乘客感受到的乘坐舒适性由减速度a和/或作为减速度a的变化量的“急动(jerk)”来确定。这是因为，如果在车辆停止的时刻减速度a或“急动”的波动幅度较大，则由于惯性力，乘客的身体沿行驶方向拉动，这引起极度不适。

因此，如图3a和图3b所示，根据一种形式的减速曲线生成器120可以利用高阶多项式生成减速曲线1，从而可以控制车辆的减速度，以避免在车辆停止的时刻te的减速度a突然改变(即急动(jerk))。

参照图3a和图3b，减速曲线生成器120可以生成具有多个拐点的基于n阶多项式的减速曲线1(n表示等于或大于3的自然数)。这里，减速度a在车辆开始制动的时刻ts与车辆停止的时刻te之间沿着至少一个上升曲线和至少一个下降曲线移动，并且在车辆停止的时刻te之后值保持为0。

减速曲线生成器120可以基于车辆的行驶速度、目标制动距离和路面摩擦系数中的至少一个来确定减速曲线1的初始斜率s，并基于减速度a的移动特性的变化提取拐点p1和p2。这里，减速曲线1的初始斜率s可以指示车辆开始制动的时刻ts的减速度a的变化量，并且拐点p1和p2中的每个可以表示减速度a从上升曲线过渡到下降曲线或减速度a从下降曲线过渡到上升曲线的点。例如，拐点p1和p2可以包括第一时间t1处减速度a具有局部最大值(localmaximumvalue)的第一拐点p1和比第一时间t1晚的第二时间t2处减速度a具有局部最小值(localminimumvalue)的第二拐点p2，并且在出现第一拐点p1和第二拐点p2的时间t1和t2(在下文中，称为拐点时间)处，急动(jerk)值为0。

这样，如果基于高阶多项式而非常数或直线来生成用于控制车辆的减速度的减速曲线1，则急动(jerk)的变化平缓且较小，因此可以提高乘坐舒适性。

尽管图3a和图3b示出基于三阶多项式的减速曲线1，但是减速曲线1仅是示例性的，并且不限制本公开的范围。例如，可以基于诸如四阶或更多阶多项式来生成应用于本公开的减速曲线1。

此外，减速曲线生成器120可以将上述减速曲线1设置为默认值(default)，并将减速曲线1传送到校正器130。

再次参照图2，校正器130可以通过将影响乘坐舒适性的因素(以下称为影响因素)设置为控制变量来校正减速曲线1。这里，影响因素可以包括减速器152的响应时间、车辆质量和制动器153的减速性能中的至少一个。

校正器130利用影响因素校正减速曲线1的原因如下。如果即使减速器152的响应时间或车辆质量发生变化，而减速曲线1的拐点时间t1和t2仍保持不变，则在控制车辆的减速时，可能不能反映减速器152的响应速度或惯性力的变化，因此降低乘坐舒适性。此外，如果即使制动器153的减速性能劣化，而减速曲线1的初始斜率s仍保持不变，则盘形转子153a与刹车片153c之间的夹持力不足，从而可能引起噪声和振动。这将在下面更详细地描述。

控制器140可以基于校正后的减速曲线来计算制动力，并且将减速命令施加到制动单元150，以执行车辆的制动。

制动单元150可以包括：马达151，产生动力；减速器152，响应于减速命令而降低马达151的rpm，以放大输出扭矩；以及制动器153，利用减速器152的输出扭矩来制动车辆。这里，制动器153包括联接到车轮的盘形转子153a、通过减速器152的旋转而沿轴向往复运动的活塞153b以及通过活塞153b的往复运动而对盘形转子153a加压的刹车片153c，并且盘形转子153a和刹车片153c通过活塞152b彼此接触而产生摩擦力，从而使车辆制动。

在下文中，将参照图4a至图6b描述用于校正减速曲线的方法。

图4a和图4b是示出利用根据本公开的一种形式的制动控制装置来校正减速曲线的一种示例性方法的曲线图。

如图4a和图4b所示，校正器130可以考虑减速器152的响应时间来校正减速曲线1。

校正器130可以检测减速器152的响应时间，将响应时间与第一参考值进行比较，并且校正减速曲线1，以移动第一拐点p1的位置。这里，响应时间可以指在将减速命令施加到减速器152之后执行减速行为所花费的时间，并且第一参考值可以是考虑了车辆出厂时减速器152的响应速度以及减速器152的使用年限的预定的响应时间。

这里，在图4a和图4b所示的曲线图中，第一拐点pl的位置可以沿横轴(时间轴)平行地左右移动。也就是说，校正器130可以仅移动拐点时间t1，同时保持第一拐点p1处的恒定的减速度a，从而能够输出校正后的减速曲线2。

当检测到的减速器152的响应时间大于预定的第一参考值时，校正器130可以校正减速曲线1，以将第一拐点p1的位置移动到比第一时间t1早的时间t1'(参照图4a)。即，当减速器152的响应速度慢时，校正器130可以提前第一拐点p1的拐点时间(t1→t1')，以补偿响应延迟。

相反，当检测到的减速器152的响应时间小于预定的第一参考值时，校正器130可以校正减速曲线1，以将第一拐点p1的位置移动到比第一时间t1晚的时间t1”(参照图4b)。即，当减速器152的响应速度快时，校正器130可以延迟第一拐点p1的拐点时间(t1→t1”)，以补偿响应提前。

此外，当检测到的减速器152的响应时间与预定的第一参考值相同时，校正器130可以保持第一拐点p1的位置。

图5a和图5b是示出利用根据本公开的一种形式的制动控制装置来校正减速曲线的另一示例性方法的曲线图。

如图5a和图5b所示，校正器130可以考虑车辆质量来校正减速曲线1。

校正器130可以计算驾驶期间的车辆质量，将车辆质量与第二参考值进行比较，并且校正减速曲线1，以移动第二拐点p2的位置。例如，当将预定的驱动力f施加到车辆时，校正器130可以利用由加速度传感器15测量的车辆的加速度a来计算驾驶期间车辆质量(m＝f/a)。此外，第二参考值可以是通过将车体的重量与包括驾驶员在内的乘客的重量相加而获得的预定车辆质量。

这里，在图5a和图5b所示的曲线图中，第二拐点p2的位置可以沿横轴(时间轴)平行地左右移动。也就是说，校正器130可以仅移动拐点时间t2，同时保持第二拐点p2处的恒定的减速度a，从而能够输出校正后的减速曲线2。

当在驾驶期间的车辆质量小于预定的第二参考值时，校正器130可以校正减速曲线1，以将第二拐点p2的位置移动到比第二时间t2早的时间t2'(参照图5a)。即，当在驾驶期间的车辆质量改变而在车辆停止的时刻te施加到车辆的惯性力减小时，校正器130可以提前第二拐点p2的拐点时间(t2→t2')，以提高车辆停止时的乘坐舒适性。

相反，当在驾驶期间的车辆质量大于预定的第二参考值时，校正器130可以校正减速曲线1，以将第二拐点p2的位置移动到比第二时间t2晚的时间t2”(参照图5b)。即，当在驾驶期间的车辆质量改变而在车辆停止的时刻te施加到车辆的惯性力增加时，校正器130可以延迟第二拐点p2的拐点时间(t2→t2”)，以提高车辆停车时的乘坐舒适性。

此外，当在驾驶期间的车辆质量与预定的第二参考值相同时，校正器130可以保持第二拐点p2的位置。

图6a和图6b是示出利用根据本公开的一种形式的制动控制装置来校正减速曲线的又一示例性方法的曲线图。

如图6a和图6b所示，校正器130可以考虑制动器153的减速性能来校正减速曲线1。

校正器130可以计算制动器153的减速性能，将减速性能与第三参考值进行比较，并且校正减速曲线1，以增大或减小减速度a的初始斜率s。例如，校正器130可以通过计算相对于与减速命令相对应的制动力从制动器153输出的实际制动力来计算减速性能，并且在这种情况下，进一步考虑施加的压力和刹车片153c的磨损程度来确定减速性能。此外，第三参考值可以是与开发者设定的制动器153的理想减速性能相对应的预定值。

这里，在校正后的减速曲线2中，可以仅增大或减小车辆开始制动的时刻ts处的减速度a的初始斜率s，同时保持第一拐点p1和第二拐点p2。也就是说，校正器130可以增大或减小车辆开始制动的时刻ts处的减速率，从而能够根据制动器153的减速性能来适当地补偿夹持力不足或过大。

当制动器153的减速性能小于预定的第三参考值时，校正器130可以校正减速曲线1，以增大减速度a的初始斜率s(s→s')(参照图6a)。即，当制动器153的减速性能劣化时，校正器130可以增大减速度a的初始斜率s以增大减速率，从而能够补偿盘形转子153a和刹车片153c之间的夹持力不足，减小或最小化由此产生的噪声和振动，从而提高制动器153的耐用性。

相反，当制动器153的减速性能大于预定的第三参考值时，校正器130可以校正减速曲线1，以减小减速度a的初始斜率s(s→s”)(参照图6b)。即，当制动器153的减速性能提高时，校正器130可以调整减速度a的初始斜率s，以减小不必要的较高减速率，从而能够提高燃料效率和制动效率。

此外，当制动器153的减速性能与预定的第三参考值相同时，校正器130可以保持车辆开始制动的时刻ts处的减速度a的初始斜率s。

在下文中，参照图7和图8，将描述根据本公开的一种形式的自动驾驶车辆的制动控制方法。

图7是示出根据本公开的一种形式的自动驾驶车辆的制动控制方法的流程图。

参照图7，制动控制方法可以包括：通过收集车辆周围的环境信息来识别车辆停止状况(s710)；生成具有多个拐点的基于高阶多项式的减速曲线1(s720)；将影响乘坐舒适性的因素设置为控制变量并将影响因素与预定的参考值进行比较(s730)；根据比较结果校正减速曲线(s740)；以及基于减速曲线执行车辆的制动(s750)。

在s710中，制动控制装置100可以通过从安装在车辆中的各种传感器收集关于车辆前方区域的信号灯信息、周围车辆的行为信息等来识别车辆停止状况。

在s720中，制动控制装置100可以考虑车辆的行驶速度、目标制动距离和路面摩擦系数中的至少一个来确定减速曲线1的初始斜率s，并考虑减速度a的移动特性的变化来提取多个拐点p1和p2。上面已经参照图3a和图3b给出了其详细描述，因此将省略对其的详细描述。

在s730中，制动控制装置100可以判断减速器的响应时间、驾驶期间的车辆质量以及制动器的减速性能是否分别与预定的第一参考值、第二参考值和第三参考值相同(s731a、s732a和s733a)。

当s731a、s732a和s733a的操作全部满足时，制动控制装置100可以在保持s720中生成的减速曲线1的同时执行车辆的制动(s750)。

另一方面，当s731a、s732a和s733a的操作中的至少一个不满足时，制动控制装置100可以校正减速曲线1(s740)，并且基于校正后的减速曲线2来执行车辆的制动(s750)。在下文中，将参照图8更详细地描述制动控制装置100校正减速曲线。

图8是示出图7所示的s740的详细过程的流程图。

参照图8，制动控制装置100可以分别判断减速器的响应时间是否大于第一参考值、驾驶期间的车辆质量是否小于第二参考值以及制动器的减速性能是否小于第三参考值(s731b、s732b和s733b)。

作为s731b中的判断结果，当减速器的响应时间大于第一参考值(是)时，制动控制装置100可以校正减速曲线1，以将第一拐点p1的位置移动到比第一时间t1早的时间(s741)。这里，第一拐点p1可以是减速度a具有局部最大值的点，并且可以根据减速器的响应性进行调整。

相反，作为s731b中的判断结果，当减速器的响应时间小于第一参考值(否)时，制动控制装置100可以校正减速曲线1，以将第一拐点p1的位置移动到比第一时间t1晚的时间(s742)。这样，制动控制装置100可以考虑减速器的响应延迟或响应提前来主动地校正减速曲线，从而能够提高乘坐舒适性。

作为s732b中的判断结果，当驾驶期间的车辆质量小于第二参考值(是)时，制动控制装置100可以校正减速曲线1，以将第二拐点p2的位置移动到比第二时间t2早的时间(s743)。这里，第二拐点p2可以是减速度a具有局部最小值的点，并且可以考虑车辆中的乘客所承受的惯性力来进行调整。

相反，作为s732b中的判断结果，当减速器的响应时间大于第二参考值(否)时，制动控制装置100可以校正减速曲线1，以将第二拐点p2的位置移动到比第二时间t2晚的时间(s744)。这样，制动控制装置100可以考虑根据驾驶期间的车辆质量的惯性力来主动地校正减速曲线，从而能够提高乘坐舒适性。

作为s733b中的判断结果，当制动器的减速性能小于第三参考值(是)时，制动控制装置100可以校正减速曲线1，以增大减速度a的初始斜率s(s745)。从而，制动控制装置100可以增大车辆开始制动的时刻ts的减速率，并且补偿盘形转子153a和刹车片153c之间的夹持力不足，从而减小或最小化制动器153的噪声和振动。

相反，作为s733b中的判断结果，当制动器的减速性能大于第三参考值(否)时，制动控制装置100可以校正减速曲线1，以减小减速度a的初始斜率s(s746)。从而，制动控制装置100可以降低不必要的较高减速率，从而能够提高燃料效率和制动效率。

根据一种形式的上述制动控制方法可以被记录为可以在计算机中执行并可以存储在计算机可读记录介质中的程序，并且例如，计算机可读记录介质可以包括rom、ram、cd-rom、磁带、软盘、光学数据存储装置等。

计算机可读记录介质可以分布到通过网络连接的计算机系统，并且可以以分布式的方式存储并且执行计算机可读代码。此外，这些形式所属领域的程序员可以容易地推断出实现上述制动控制方法的功能程序、代码和代码段。

结合本文所公开的形式的上述方法或功能的操作可以直接体现在由处理器执行的硬件或软件模块或组合形式中。

从以上描述显而易见的是，根据本公开的至少一种形式的自动驾驶车辆的制动控制装置和方法可以基于高阶多项式生成用于制动车辆的减速曲线以提高车辆中乘客的乘坐舒适性，并通过在减速曲线中反映减速器的响应时间和制动器的减速性能来主动校正减速曲线以提高制动装置的耐用性和可靠性。

尽管相对于本公开的形式解释了本公开，但是应当理解的是，本公开的各种修改在本领域技术人员阅读本说明书后将变得显而易见。除非上述各形式的技术内容彼此不兼容，否则上述形式的技术内容可以组合成各种形式，从而可以实现新的形式。

对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的宗旨或范围的情况下，可以对本公开进行各种修改和变型。因此，本公开旨在涵盖本公开的修改和变型。