自动化引导车辆的方法、行驶控制单元和车辆与流程

本发明涉及一种用于自动化引导车辆的方法、执行方法的行驶控制单元以及车辆。

背景技术：

1、根据现有技术已知，自动化驱控车辆具有“虚拟驾驶员(虚拟司机)”，其通过电子vd单元实施并且在其中自动化规定目标轨迹，车辆应沿该目标轨迹自动化运动。在此，通过外部环境检测监控，车辆是否实际沿目标轨迹运动。当车辆的当前位置和目标轨迹之间有实际偏差时，基于此在第一运动调节单元内获知调节参量，借助其自动化驱控驱动系统和/或制动系统和/或转向系统的相应执行器，使得车辆位置又接近目标轨迹。为了完成该任务，第一运动调节单元提供车辆的模型、参数和测量参量以及调节技术的措施。

2、在这里问题是，执行器借助调节参量驱控时仅在车辆实际速度较低情况下以及在车道摩擦系数较高情况下可以确保车辆的稳定性。然而，自动化驱控车辆，例如商用车辆或公共汽车(其按照根据在sae等级在3～5之间的自动化等级驱控)，也在实际速度较高情况下以及在车道摩擦系数较低情况下运行。因而利用这种第一运动调节单元无法在每种自动化驾驶情况下确保稳定的行驶状态，从而可能出现不期望的行驶状态。

3、此外还已知稳定性调节系统，其通过在危急稳定性的驾驶情况下自动化干预驱动系统和/或制动系统和/或转向系统给手动驾驶员提供支持，其中，这例如在wo 2017/102682 a1或cn109017758a中说明。然而这种稳定性调节系统与手动驾驶员的行为协调一致，从而它们并非在所有驾驶情况都可用于具有自动化预定的目标轨迹的自动化驾驶情况。在此区别在于，驾驶员的反应无法预测，然而其可继续监控驾驶并且对系统反应做出响应。

4、此外在ep2261093a1中设置的是，依赖于驾驶员的行为监控车辆未来路径的横摆率。在此，结合当前状态参数和车道曲线获知驾驶员可能沿其手动引导车辆的模拟轨迹。依赖于此进行行驶状态的与横摆率有关的评估。在us2007185638a、cn109050658a和cn109552312a中，在辅助功能范围内依赖于横摆率控制手动控制的车辆，以便设定稳定的行驶状态。

5、在de 102016005966a1、de102014008199a1和us2015105990a中还设置有横摆率监控，其中，设定修正角，以保持车辆稳定。在us2007008090a中还设置有通过预测性获知驾驶员手动预定的轨迹来阻止倾覆。

6、在us2018297587a1中设置的是，在当前时间点和未来时间点，根据对驱动系统和/或制动系统和/或转向系统(同样当前时间点和/或未来时间点)的自动化预定的要求获知理想状态矢量。接着，根据该理想状态矢量获知目标横摆力矩并且将该横摆力矩提供给稳定性调节，其又自动化影响车辆动态，以避免不稳定性。因而行驶状态结合自动化预定的目标要求获知并且执行与横摆力矩有关的稳定性调节。

技术实现思路

1、本发明任务是说明一种用于自动化引导车辆的方法，其确保安全且可靠地运行车辆。任务还是说明一种行驶控制单元以及车辆。

2、该任务通过根据独立权利要求的方法、行驶控制单元以及车辆解决。从属权项说明优选改进方式。

3、相应地，根据本发明设置有一种用于以实际速度沿预定的目标轨迹自动化引导车辆的方法，其中，目标轨迹通过几何学或运动学轨迹参量表征出，所述方法至少具有如下步骤：

4、-优选在vd单元内，在当前时间点和/或确定的时间间隔之内的未来时间点获知车辆与目标轨迹的实际偏差；

5、-将获知的实际偏差输出至第一运动调节单元并且依赖于获知的实际偏差生成调节参量，使得在车辆偏离目标轨迹时，在自动化驱控车辆的驱动系统和/或制动系统和/或转向系统的情况下，使所述车辆依赖于所生成的调节参量在当前时间点和/或确定的时间间隔之内的未来时间点接近所述目标轨迹，

6、-(在第二运动调节单元内)获知当车辆依赖于所生成的调节参量接近目标轨迹时在当前时间点和/或未来时间点是否存在不期望的行驶状态，其中，依赖于几何学轨迹参量从预定的目标轨迹(其表征出目标轨迹)获知不期望的行驶状态；并且

7、当确认在当前时间点和/或未来时间点存在不期望的行驶状态时，

8、--依赖于所生成的稳定性参量自动化驱控车辆；和/或

9、--调整目标轨迹。

10、在此，当存在不期望的行驶状态时调节参量被稳定性参量覆盖，或者然而相应地依赖于稳定性参量调整调节参量，以便响应于不期望的行驶状态。车辆的自动化驱控可以根据获知的行驶状态来调整。代替依赖于稳定性参量的调整或者除了依赖于稳定性参量的调整之外，也可以直接调整目标轨迹，从而已经给运动调节器预定经调整的目标轨迹并且不再强制需要依赖于稳定性参量的调整。车辆自动沿预定路径运动，在其上不再出现或者仅经弱化地出现当前已知的不期望的行驶状态。该经调整的目标轨迹可以作为“预定轨迹”再次提供给根据本发明的方法。

11、按照有利方式由此实现：可以直接结合目标轨迹(也就是优选通过车辆的各个目标位置和配属于其的目标旋转在几何学方面说明的和通过自动化驱控车辆在未来应当驶过的路径)检查：车辆是否在当前或未来有不稳定或者说不期望的行驶状态的倾向。由此省略对所处理的和已经输出的要求的相应不准确的分析，从而将由虚拟驾驶员预定的路径直接考虑用于评估稳定性。这使得更准确地且与所应用的执行器或预先处理无关地在输出各个要求至驱动系统、制动系统或转向系统之前获知不期望的行驶状态。由此提高灵活性。总而言之，所述方法的目标是，例如在横向动态较高或摩擦系数较低时不再支持人类驾驶员，而是在驶过由“虚拟驾驶员”预定的目标轨迹(目标位置和目标旋转)时在完全相同状况下支持“虚拟驾驶员”。“虚拟驾驶员”在此在自动化控制的车辆中通过电子vd单元实现。在这里，在vd单元中规定车辆应当沿其自动化运动的目标轨迹。

12、优选设置的是，在根据本发明的方法中

13、-在vd单元中执行：获知车辆与目标轨迹的实际偏差；

14、-在第一运动调节单元中执行：依赖于获知的实际偏差生成调节参量；和

15、-在第二运动调节单元中执行：获知在当前时间点和/或未来时间点是否存在不期望的行驶状态，其中，

16、-在第一运动调节单元中生成调节参量与在第二运动调节单元中获知不期望的行驶状态无关地执行；和/或

17、-在vd单元中获知实际偏差与在第二运动调节单元中获知不期望的行驶状态无关地执行。

18、借此通过第二运动调节单元有利地在具有“虚拟驾驶员”(其自动化预定目标轨迹)且具有自动化实现沿目标轨迹的运动的第一运动调节单元的车辆内提供了简单地扩展现有的自动化调节系统的可能性，其中，利用该扩展可以附加避免危急稳定性的状态。由此，提供根据本发明的方法或根据本发明的设备在具有自动化调节系统的车辆(该车辆不具有自动化稳定性调节)中的简单的可改装性，这是因为第二运动调节单元仅通过相应接口与现有系统相连。

19、按照有利方式，为了避免危急稳定性的状态，在自动化行驶期间也可以提供独立解决方案，其可与车辆内的传统自动化系统(其装有虚拟驾驶员和第一运动调节单元)无关地设计。各车辆制造商可以与自动化驾驶期间负责稳定性的系统无关地设计和实现自动化系统。这简化了各车辆制造商的成本。然而如果无需改装或扩展现有系统，原则上也可以将用于稳定性的各个组件集成在自动化的总系统的组件中。

20、按照有利方式还设置的是，还依赖于关于车辆的车辆信息和/或车辆的车辆实际动态和/或用于自动化驱控驱动系统和/或制动系统和/或转向系统的目标要求，获知在当前时间点和/或未来时间点是否存在不期望的行驶状态。由此可以有利地实施精确比较：车辆的实际特性与目标特性的偏差有多大以及可能导致多大程度的不稳定性。通过附加考虑车辆参数还可以考虑影响稳定性的其他系数。考虑目标要求还导致，当与当前目标轨迹有偏差时，也可以包括响应于此的当前要求的目标动态。由此尤其可以包括当前“要求的”目标横摆率。

21、优选在此设置的是，依赖于实际偏差获知目标要求，其中，通过纵向目标要求修正车辆在车辆的行驶方向上与目标轨迹(目标位置和目标旋转)偏差的位置和/或实际旋转，并且通过横向目标要求修正车辆在垂直于行驶方向上的与目标轨迹(目标位置和目标旋转)偏差的位置和/或实际旋转。由此可以有利地实现有针对性地划分成横向和纵向运动分量，这在不稳定性情况下简化了后续分析和调整调节信号。当仅横向运动分量涉及不稳定性时，可以简单方式对其进行调整，不必强制也明显改变纵向运动分量，反之亦然。

22、与此相关地，优选还设置的是，依赖于实际偏差获知驱动调节参量和/或制动调节参量和/或转向调节参量作为调节参量，其中，车辆的驱动系统能够依赖于驱动调节参量自动化驱控，并且车辆的制动系统能够依赖于制动调节参量自动化驱控，并且车辆的转向系统能够依赖于转向调节参量自动化驱控，以便使得车辆的位置和/或实际旋转接近目标轨迹(目标位置和目标旋转)。相应地可以针对每个系统获知彼此无关的调节参量，这些调节参量依赖于行驶状态也可以彼此无关地依赖于稳定性参量调整。由此可以得到较高的灵活性。

23、相应地优选设置的是，当依赖于几何学轨迹参量从预定的目标轨迹得到车辆在当前时间点是不稳定的和/或在未来时间点面临不稳定状态时，获知：存在不期望的行驶状态。根据一个实施方案，在此设置的是，当目标横摆率和实际横摆率之间的横摆率偏差在当前时间点和/或未来时间点超过偏差边界值时，获知：存在不期望的行驶状态，其中，在当前时间点和/或未来时间点依赖于几何学轨迹参量间接或直接从预定的目标轨迹得到目标横摆率。有利地可以结合车辆的、根据几何学目标轨迹推导出的横摆特性获知(面临)不稳定性。

24、从预定的目标轨迹直接确定目标横摆率在此理解为，在时间方面从目标位置和目标旋转获知目标横摆率。当从预定的目标轨迹间接确定目标横摆率时，例如可以动用直接从目标轨迹得到的目标要求。通过目标要求可以考虑基于与目标轨迹的偏差得到的实际的当前目标动态。

25、为此优选可以设置的是，当超过偏差边界值时，依赖于横摆率偏差生成和输出

26、-用于限制车辆的实际速度的第一驱动稳定性参量和/或

27、-用于降低车辆的实际速度的第一制动稳定性参量

28、作为稳定性参量，使得当依赖于第一驱动稳定性参量和/或第一制动稳定性参量自动化驱控车辆时，车辆的实际速度不超过预定的边界速度。可以依赖于横摆率偏差有针对性地调整用于驱动器或制动器的各自的调节参量，这在该情况下仅通过更改纵向运动(调整速度)实施，从而例如可以有效响应于转向不足或转向过度。

29、补充或替选地，也可以执行车辆的横向运动干预，具体而言，当超过偏差边界值时，依赖于横摆率偏差生成和输出

30、-用于使车辆因车轮而异地减速的第二制动稳定性参量和/或

31、-用于转向车辆的第一转向稳定性参量

32、作为稳定性参量，使得当依赖于第二制动稳定性参量和/或第一转向稳定性参量自动化驱控车辆时，实际横摆率接近目标横摆率。借此有针对性地反向作用于可能或也许可能导致不稳定性的横摆运动，而在此不会强制改变车辆的纵向运动。

33、在所有情况下优选还可以设置的是，除了依赖于横摆率偏差或代替依赖于横摆率偏差，依赖于横摆率偏差变化生成第一驱动稳定性参量和/或第一制动稳定性参量和/或第二制动稳定性参量和/或第一转向稳定性参量，其中，横摆率偏差变化说明了横摆率偏差自当前时间点开始如何变化。因而也可以包括在运动调节情况下的变化，以便可以对特殊行驶状态做出充分响应。

34、优选还可以设置的是，生成和输出第二转向稳定性参量，用以阻止不期望的行驶状态，其中，第二转向稳定性参量

35、-依赖于车辆的实际速度和/或由目标轨迹推导出的目标转弯半径来生成，和/或

36、-依赖于制动横摆力矩来生成，其中，制动横摆力矩依赖于车辆的车轮上的逐侧不同作用的车轮滑移来获知，和/或

37、-在考虑当前车辆质量的情况下依赖于车辆相对于车道的倾斜角来生成。

38、由此有利地还可以更精确监控当前车辆动态，尤其是关于车辆自转向特性、在地面的逐侧摩擦系数不同时的对开路面制动(μ-split-bremsung)以及车辆的倾斜特性，它们全都对车辆沿横向的运动产生影响。相应地也可以依赖于转向稳定性参量通过反向转向稳定干预，以使车辆稳定保持在预定的目标轨迹上。所需参数(目标转弯半径、车轮滑移、倾斜角)在此通过车辆内的接口提供给系统，这是因为它们在车辆的其他稳定性调节中已经被检测和输出。因而无需附加组件。

39、优选还设置的是，在车辆的横向加速度在当前时间点和/或未来时间点超过边界横向加速度时，获知：存在不期望的行驶状态，其中，在当前时间点测量横向加速度和/或未来时间点依赖于几何学轨迹参量从预定的目标轨迹估计横向加速度。由此可以在方法范围内也利用相应干预行驶动态响应于沿横向方向的这种危急稳定性的状态。

40、为此优选设置的是，当在当前时间点和/或未来时间点超过边界横向加速度时，生成和输出第二驱动稳定性参量和/或第三制动稳定性参量作为稳定性参量，使得当依赖于第三制动稳定性参量和/或第二驱动稳定性参量自动化驱控车辆的情况下，车辆的横向加速度下降至边界横向加速度或者低于边界横向加速度。由此有针对性地调整车辆的纵向运动，以避免较高的横向加速度。

41、优选还设置的是，依赖于稳定性指示器调整目标轨迹，其中，稳定性指示器依赖于当前车辆实际动态以及当前目标轨迹关于时间说明了在当前时间点和未来时间点之间的时间点不期望的行驶状态的概率如何。有利地，不期望的行驶状态通过特征参量定量评估，从而可以调整目标轨迹，使得在驶过经调整的目标轨迹时可以尽量避免所述不期望的行驶状态并且取消依赖于稳定性参量的其他修正干预或者将其至少减至最少。

42、为此优选设置的是，稳定性指示器依赖于从如下组中选出的至少一个特征来形成，所述组包括：

43、当前实际弯折角和目标弯折角之间的弯折角偏差、实际横摆率和目标横摆率之间的横摆率偏差、超过边界横向加速度、车辆的各个车轮的车轮滑移、存在abs干预、存在esc干预和/或装载信息。所有这些参数以及也许车辆内提供的其他参数在此可以考虑用于定量评估不期望的行驶状态。

44、根据本发明还设置行驶控制单元，其用于执行根据本发明的方法，其中，行驶控制单元至少具有：

45、-vd单元，vd单元用于确定目标轨迹，其中，目标轨迹通过几何学轨迹参量表征出，并且vd单元用于在车辆偏离目标轨迹时输出实际偏差，

46、-第一运动调节单元，其中，第一运动调节单元被构造成依赖于实际偏差生成调节参量，使得当车辆偏离目标轨迹时，在自动化驱控车辆的驱动系统和/或制动系统和/或转向系统的情况下，使车辆依赖于所生成的调节参量接近目标轨迹，

47、-第二运动调节单元，其中，第二运动调节单元被构造成获知当车辆依赖于所生成的调节参量接近目标轨迹时在当前时间点和/或未来时间点是否存在不期望的行驶状态，其中，能依赖于几何学轨迹参量从预定的目标轨迹获知不期望的行驶状态，其中，

48、-还设置至少一个运算单元，其中，至少一个运算单元被构造成生成和输出用于自动化驱控车辆的驱动系统和/或制动系统和/或转向系统的运算信号，其中，当存在不期望的行驶状态时，能够依赖于所生成的稳定性参量生成和输出运算信号，和/或

49、--vd单元被构造成用于当存在不期望的行驶状态时调整目标轨迹。

50、因而根据本发明说明一种可改装的行驶控制单元，其可简单接入车辆内的现有基础设施中，例如通过接驳至车辆内相应现有的接口，例如can数据总线。在此，行驶控制单元例如可以是电子制动系统的组成部分，其中已获知和应用各个参量。由此得到简单的可改装性。

51、在此，第一和/或第二运动调节单元也可以集成在其中预定目标轨迹的vd单元中。也可以设置有第一运动调节单元和第二运动调节单元的组合。为了获得充分的灵活性，然而有利的是，彼此分开地提供两个调节单元，从而车辆制造商例如也可仅将第二运动调节单元(利用其识别不期望的行驶状态和借助其帮助相应响应于不期望的行驶状态)添加至现有第一运动调节单元。在稳定驾驶中应用的第一运动调节单元的功能因而可以通过第二运动调节单元的简单改装来扩展。为此其可联接至车辆内相应已有的接口。

52、优选还设置的是，给驱动系统和/或制动系统和/或转向系统分别配属有运算单元，其中，利用驱动运算信号可以自动化驱控驱动系统，利用制动运算信号可以自动化驱控制动系统，利用转向运算信号可以自动化驱控转向系统。在此，各自的运算信号可以通过各自的运算单元中的系统逻辑获知，以便在不期望的行驶状态下相应依赖于稳定性参量驱控车辆，即，仅利用所生成的稳定性参量或者依赖于所生成的稳定性参量调整调节参量。由此可以获得较高的灵活性，这是因为针对每个横向或纵向调节组件可以单独通过系统逻辑判断：怎样响应于不稳定性或者车辆怎样相对于目标轨迹运动。

53、优选还设置的是，第二运动调节单元具有横摆率调节器，其中，横摆率调节器用于被构造成依赖于获知的横摆率偏差推断存在不期望的行驶状态并且利用获知和输出相应的稳定性参量响应于不期望的行驶状态。此外第二运动调节单元还可以具有rsc单元，其中，rsc单元用于依赖于超过边界横向加速度推断存在不期望的行驶状态并且借助获知和输出相应的稳定性参量响应于不期望的行驶状态。

54、此外，第二运动调节单元还可以具有稳定性监控器，其中，稳定性监控器被构造成依赖于当前车辆实际动态以及当前目标轨迹形成稳定性指示器，其中，稳定性指示器关于时间说明了在当前时间点和未来时间点之间的时间点不期望的行驶状态的概率如何。由此可以实施不期望的行驶状态的定量评估，vd单元可以结合其调整目标轨迹。

55、根据本发明还设置有具有根据本发明的行驶控制单元的车辆，其用于沿预定的目标轨迹或经调整的目标轨迹自动化引导车辆。