用于对车辆进行自动控制的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于对车辆、特别是机动车辆进行自动控制的方法和装置。本发 明还涉及一种装备有该装置的车辆。
【背景技术】
[0002] 关于自动地控制地面车辆的研究是相当多的，因为所产生的车辆自主性使得车辆 的使用者能够缓解一些或全部往往乏味的驾驶任务，以使他们潜心其他活动。
[0003] 例如，文件US 2008/0208461描述了一种用于通过基于所谓的"纯粹跟踪"算法而 生成有待由施工机械遵循的轨迹来调节施工机械的路线的系统，该算法致使车辆沿在车辆 前方某一目标距离处与该轨迹相交的一条圆弧运行。在上述文件中描述的系统更适合施工 场地而不是道路而没有考虑到更加面向运输人的车辆的预期舒适性要求，特别是在抓地力 和与乘客的物理相互作用方面，例如在运送人员的车辆上要考虑侧向加速度。
[0004] 文件US 2009/0287376使用卡尔曼滤波来考虑由G传感器测量的加速度，以生成车 辆转向角设定点。然而，所描述的装置的复杂性可能导致某些在成本和耐用性方面的缺点。
【发明内容】
[0005] 为了补救现有技术的这些缺陷，本发明在于一种用于对车辆进行自动控制的方 法，该方法包括：
[0006] --个初始步骤，在该步骤中给出了该车辆的一条参考局部轨迹和一个潜在速度；
[0007] -计算转向角自动设定点的一个步骤，该计算转向角自动设定点致使该车辆沿包 括在与该车辆相距一个目标距离处与所述参考局部轨迹相交的一个点的一条圆弧运行，其 中计算了与沿所述圆弧运行的车辆的潜在速度的平方成比例的侧向加速度；
[0008] -使所述计算出的侧向加速度与一个最大可允许侧向加速度值进行比较的一个步 骤；
[0009] -当所述侧向加速度具有的值低于所述最大可允许侧向加速度值时生成速度设定 点的一个步骤，该速度设定点被设定成等于该潜在速度值的值；
[0010] --个调节步骤，在该步骤中如果所述侧向加速度具有的值大于或等于所述最大 可允许侧向加速度值则减小该潜在速度的值，以便通过重复所述计算步骤来计算出一个减 小的侧向加速度。
[0011] 在所述计算步骤中，该车辆与和该轨迹相交的所述点分隔的目标距离是与该车辆 的潜在速度成比例地计算出的。
[0012] 在该计算步骤中，该车辆与和该轨迹相交的点分隔的目标距离是通过使该车辆的 潜在速度乘以一个可变系数来计算出的，当该侧向加速度具有的值大于或等于所述最大可 允许侧向加速度值并且该圆弧与该参考局部轨迹之间的距离的绝对值小于最大可允许距 离时该可变系数增大。
[0013]该距离优选被计算成等于均位于该圆弧的同一半径上的该圆弧的一个点与该轨 迹的一个点之间的最大可测量距离。
[0014] 更明确地讲，在一个步骤中，该最大可允许距离被计算成等于在前一次执行该计 算步骤的过程中计算出的距离的绝对值的一个高估值。
[0015] 该方法有利地包括当该潜在速度的值在减小之后小于最小可允许潜在速度值时 生成速度设定点的一个步骤，该速度设定点被设定成等于该潜在速度在减小之前的值。
[0016] 本发明还在于一种计算机程序，该计算机程序包括当在一台或多台计算机上运行 所述程序时用于执行根据本发明的方法的这些步骤的多个程序代码指令。
[0017] 本发明进一步在于一种用于对车辆进行自动控制的装置，该装置包括一个自动控 制模块，该自动控制模块接收一个参考局部轨迹描述符作为输入，所述模块在存储器中持 有根据本发明的计算机程序，以用于生成一个转向角设定点来使一个计算出的侧向加速度 保持低于最大可允许侧向加速度值。
[0018] 确切地讲，根据本发明的自动控制装置接收所测量到的速度反馈作为输入，以便 生成一个制动和/或加速扭矩自动设定点来使侧向加速度维持低于最大可允许侧向加速度 值。
[0019] 本发明最后在于一种机动车辆，该机动车辆包括根据本发明的自动控制装置以便 以自主模式运行。
【附图说明】
[0020] 通过阅读以下说明并参见附图，其他的特征和优点将变得清楚，在附图中：
[0021] -图1表示根据本发明的车辆控制装置的图表，
[0022] -图2和图3表示可能的车辆轨迹，
[0023]-图4是用于解释根据本发明的方法所考虑到的物理参数的图表，
[0024]-图5、图5a和图5b示出了根据本发明的方法的步骤，
[0025]-图6示出了根据本发明的方法的附加步骤。
【具体实施方式】
[0026]图1显示了给车辆7提供设定点以便能够自动地控制该车辆的轨迹的装置40这些 设定点针对分配至车辆7的多个车轮的转向角δ'制动扭矩Cf$以及加速扭矩Ca'
[0027] 该转向角使之有可能改变该车辆的方向，但就其本身而言并不总是足以使该车辆 保持在有待遵循的轨迹上或使该车辆返回到有待遵循的轨迹。明智地施加的加速和减速有 时可以是有用的。
[0028] 例如，正的加速扭矩Ca$设定点可以使配备有内燃发动机的车辆通过增加其发动 机速度来加速。正的制动扭矩Cf设定点可以通过在多个耗散制动器上施加比例压力来使 该车辆减速，这通常与从受制于零加速扭矩Ca$设定点的内燃发动机减小速度相结合。
[0029]作为另一示例，正的加速扭矩Ca$设定点可以使配备有牵引电动机的车辆通过给 电动机供应正的电流来加速。正的制动扭矩C产设定点可以通过给电动机供应负的电流、即 通过再生制动来使该车辆减速，可以通过在多个耗散制动器上施加比例压力来增强该再生 制动。
[0030]装置40包括一个自动控制模块10，该自动控制模块生成用于转向角Scar、制动扭 矩Cfr以及加速扭矩Car的自动设定点。
[0031] 虽然图1中表示为在车辆7之外以利于对该装置的描述，但应清楚的是，装置40是 至少部分地或甚至完全安装在车辆7中的。
[0032] 例如，模块10采用车辆7的车载实时计算机的微处理器、存储器以及输入-输出接 口（未示出）。这些输入-输出接口使得模块10能够以常规方式与车辆7上的其他本地计算机 和/或与该车辆的多个单元通过缆线连接或者通过符合以下汽车标准之一的通信总线进行 通信，例如CAN网络、机动车辆以太网网络等。该存储器可以保存用于使装置40与该类型车 辆7相适配的校准值，例如该车辆的前轮中心与后轮的轮毂中心之间的长度L。该存储器还 可以含有一种计算机程序，该计算机程序包括当在一台计算机上(值得注意的是通过以上 提及的微处理器)运行该程序时用于执行本说明书的其余部分所描述的方法步骤的多个程 序代码指令。
[0033] 如果意图是使车辆7始终以自主模式或遥控模式运行，这些模式各自是该车辆的 一个可能的自动运行模式，那么供应给车辆7的针对转向角δ'制动扭矩Cf$以及加速扭矩 Ca#的设定点就正好分别等于由自动控制模块10生成的针对转向角5car、制动扭矩Cfr以及 加速扭矩Car的自动设定点。
[0034] 如果意图是使车辆7随意以自动模式或手动模式运行时，那么由自动控制模块10 生成的针对转向角Scar、制动扭矩Cfr以及加速扭矩Car的自动设定点就被传送到一个模式 选择模块11，该模式选择模块还接收由车辆7的驾驶人员用本身已知的方式致动的、对应地 来自方向盘、制动器踏板以及加速器踏板(未示出）的、针对转向角Sc、制动扭矩Cf以及加速 扭矩Ca的手动设定点。
[0035] 在双模式运行车辆选项中，选择模块11被例如安装在车辆7的实时计算机中或者 在电子电路卡上。例如，以与国际专利申请W0 2013/150224中描述的系统类似的方式，通过 执行经由总线或缆线接收的来自驾驶人员或另一台计算机的数字命令，在手动模式中选择 模块11将供应给车辆7的针对转向角δ'制动扭矩Cf$以及加速扭矩Ca$的设定点对应地切换 成针对转向角心、制动扭矩Cfc以及加速扭矩Cac的手动设定点，并且可替代地，在自动模式 中，切换成从模块10接收的针对转向角Scar、制动扭矩Cfr以及加速扭矩Car的自动设定点。
[0036] 当前位置模块8实时地供应在同图2和图3中示出的一样的绝对参考系中的位置坐 标xa，ya。这些绝对坐标是以多种已知的方式从例如卫星地理位置类型(特别是当车辆在露 天移动时）的、里程表类型(特别是当车辆在隧道中或在地下停车场移动时）的、或者甚至惯 性中心类型（如果特定的要求证明其是合理的）的本地信息1〇(^中生成的。这些绝对坐标还 可以是基于例如来自控制塔的雷达检测信息、受保护场地的视频监控系统信息或者采用移 动通信基站的三角测量信息的远程信息以多种已知的方式来生成的。
[0037]局部导航模块9 一方面从模块8接收车辆7的绝对坐标xa，ya并且另一方面接收根 据穿过在以与车辆7的这些绝对坐标xa，ya相同的参考系中表示的图上标记出的多个奇异 点22、23、24、25、26、27的路线从出发点21至到达点28的一个参考全局轨迹描述符了8'这些 奇异点可以给出例