检测地面上道路标记校正机动车辆行进方向的方法与流程

在机动车辆安全领域中，已知的是，由于驾驶员(他或她)的驾驶注意力降低、尤其是驾驶员在驾驶时打瞌睡导致事故的重大风险。

为了缓解这种危险，通常称为“车道保持辅助”(或由首字母缩写lka已知)的技术在于检测机动车辆相对于地面上道路标记的位置，并且在于如果车辆轨迹明显不正确，则校正车辆轨迹，即使驾驶员(他或她)自身并未进行校正也是如此。

如所已知的，当检测到驾驶员注意力不集中时，lka装置启用，并且其目的是使车辆自动返回至其行车道。例如，可以通过检测车辆在其行车道之外行进并且驾驶员施加的方向盘转矩弱且低于注意力转矩阈值来检测驾驶员注意力不集中。超过所述注意力阈值，则认为驾驶员控制他或她的车辆并且停用该lka系统。

lka装置的目的是在其证明有必要校正危险的或不希望的轨迹时作用于机动车辆的转向柱。

lka装置总体上包括朝向机动车辆前方定向的相机，例如安装在机动车辆的内部后视镜后面，以便能够检测机动车辆前方的道路标记。

此检测由视频处理单元执行，该视频处理单元还原来自相机的视频流，从中提取有关机动车辆相对于道路标记的动态特性的信息，并尤其根据驾驶员对机动车辆的动作来确定有待作出的校正动作。所述校正动作是呈送给能够致动车辆转向柱的电机的校正转矩值。

该lka装置尤其实施在配备有电动辅助转向的车辆上。

通常，机动车辆辅助转向装置包括控制构件，该控制构件控制适合用于致动车辆转向柱的电机。控制构件接收由驾驶员施加至方向盘的转矩命令，称为驾驶员转矩，并且将其转换为有待施加至电机以致动转向柱的、称为致动器转矩的转矩值。

两个转矩量之间的这种转换的执行是由控制构件通过实施涉及非线性函数的转换方法、考虑到机动车辆的速度来根据测得的驾驶员转矩给出包括转向辅助的致动器转矩，因此所述辅助取决于车辆的速度。具体已知的是在机动车辆电动辅助转向系统中采用的、用于随车辆速度而变地放大辅助转矩的、被称为助力曲线的函数。

控制构件还实施转换的检查步骤，该检查步骤旨在确保由转换产生的致动器转矩命令就机动车辆的动态特性而言不是异常的。这样的检查步骤对于车辆的安全性是必不可少的，因为该检查步骤使得可以检测并禁止可能危及机动车辆乘客的对转向柱的致动器的命令，例如会引起非常强的转向锁定变化的命令。

从文献de19943410a1中已知一种类似于lka装置的装置，该装置包括嵌入式计算机，该嵌入式计算机使得可以通过检测地面上的道路标记、根据驾驶员转矩、车辆速度、以及车辆相对于检测到的地面上的标记的运动来计算辅助转矩，以修改车辆的轨迹。

此辅助转矩被确定成与由电动辅助转向的控制构件所确定的致动器转矩相加，这个总和被施加至转向柱的致动器。

然而，这种解决方案在安全性方面存在缺陷，因为检查助力转矩值以辅助驾驶员的步骤并未考虑lka转矩，这需要针对两个转矩的组合实施新的安全保障。

公开文献us6640923披露了一种用于控制机动车辆轨迹的方法，该方法包括：

-形成方向盘的位置与设定点转向角度之间的角度差，该设定点转向角度是测得的方向盘角度、由确定步骤得到的校正角度的叠加，

-根据角度差调整方向盘的位置；

-在转向柱上补偿转向校正转向锁定角度。

必须连续确定不同的方向盘角度、校正角度和方向盘位置角度。另一个缺点是设定点独立于由驾驶员转矩得到的致动器转矩。

因此，与辅助转矩助力功能已经就位的转向辅助装置相比，需要在设计方面表现出更好的操作安全性和更大的自主性的、基于道路标记检测的辅助装置。

另一个缺点是在由方向盘命令得到的转矩与由lka装置得到的转矩之间的两个转矩值之间没有比较。对于驾驶员表现出缺乏警觉性或注意力的情况，由lka装置得到的转矩应相对于驾驶员转矩占优势，并且应该自行发送至电机。

为此目的，提出了一种通过检测地面上的道路标记来校正机动车辆的轨迹的方法，该机动车辆包括电动辅助转向装置，该电动辅助转向装置包括方向盘、与该机动车辆的转向柱合作的电机、以及控制构件，该控制构件实施确定用于该转向柱的转向锁定设定点转矩的步骤和将转向锁定设定点转矩转换成旨在应用至该电机上的致动器转矩的步骤，所述校正方法包括确定作用于该电机以根据地面上的道路标记的检测来校正机动车辆轨迹的校正致动器转矩的第一步骤，所述方法的特征在于，该校正方法包括由涉及该转换步骤的辅助转向装置执行的处理步骤。

因此可以在不危害已经针对标准转向辅助开发的安全保障的情况下进行校正。

可以在确保机动车辆的正确安全性的同时校正车辆的轨迹，因为电动辅助转向控制构件将校正转矩考虑在内，因此可以将其安全标准在将由轨迹校正方法确定的校正值考虑在内的情况下应用于待施加至致动器(此处是电机)的实际转矩值。

有利地并且以非限制性方式，所述转向锁定设定点转矩还由于施加至机动车辆的方向盘的驾驶员转矩而产生。因此，可以将车辆驾驶员的动作考虑在内以校正机动车辆的轨迹。

有利地并且以非限制性方式，该方法包括逆转换步骤，该逆转换步骤在该辅助转向系统的处理步骤之前。因此，校正致动器转矩被变换以传送至由辅助转向装置执行的处理步骤，而不会对由转换步骤得到的致动器转矩产生干扰。所述逆转换步骤包括应用与由辅助转向装置的控制构件实施的所述转换函数的倒数相对应的函数。因此，这两个函数使得可以通过检测地面上的道路标记来简化电动辅助转向系统与用于校正机动车辆轨迹的系统之间的调节和通信。

有利地，该方法在该处理步骤中获得该转向锁定设定点转矩控制的转向锁定校正设定点部分。

以此方式，转向锁定校正设定点可以由辅助转向装置简单地处理。由控制构件实施的转换步骤是通过所述转向锁定校正设定点与所述驾驶员转矩求和来执行的。由控制构件所接收的值是可求和的值，因为这些值位于旨在直接施加至电机的转矩的同一数量级内，即驾驶员转矩值而非致动器转矩值，这使得可以具有控制构件的接口，该接口是标准的并且实施相对简单。

有利地，该致动器转矩等于该校正致动器转矩。

如果施加到方向盘的转矩低于阈值，则所述致动器转矩等于校正致动器转矩。因此，当施加至方向盘的转矩非常低并且低于阈值时，驾驶员表现出缺乏警觉性，并且因此仅转向锁定校正转矩被发送至电机以使机动车辆返回至其行车道。在驾驶员缺乏警觉性的时刻，校正致动器转矩因此相对于由驾驶员转矩得到的致动器转矩占优势。不考虑低的驾驶员转矩，车辆自动返回至其行车道。

有利地，该逆转换步骤由随该车辆速度和/或该机动车辆的转向锁定角度和/或该机动车辆的侧向偏离值和/或该机动车辆的偏航值而变的转矩转换曲线支持。

所述曲线是众所周知的并且与转换函数有关，该转换函数是辅助转向装置的助力函数。因此，可以考虑机动车辆的动态参数以将所确定的校正致动器转矩值变换成转向锁定校正设定点。

有利地，该逆转换步骤的转矩转换曲线与该辅助转向系统的转换步骤的转矩转换曲线是共同的。

所述曲线是众所周知的并且与转换函数有关，该转换函数是辅助转向装置的助力函数。转换函数曲线是双射的，并且使得可以容易地获得逆转换函数。

有利地，该逆转换步骤的转矩转换曲线是由系列测试和确认得到的。

系列测试和确认使得可以检查辅助转向装置的转向辅助值并且简单地推导出反函数的曲线。

有利地，确定该校正致动器转矩的步骤包括对在校正转向锁定角度与测得的转向锁定角度之间获得的差进行闭环调节的步骤，该闭环调节的步骤包括：

-确定校正致动器转矩的步骤，

-由涉及该转换步骤的辅助转向装置执行的处理步骤。

因此，借助于逆转换步骤，确定校正致动器转矩的步骤包括对包括lka装置和辅助转向装置的系统进行闭环调节的步骤。lka校正转矩与驾驶员转矩之间的比较更加容易，这对于安全限制或驾驶员舒适性的管理是重要的，并且还有助于调节转向角。

本发明还涉及一种用于校正机动车辆的轨迹的构件，该构件适合用于实施如前所述的校正方法。

本发明还涉及一种用于校正机动车辆的轨迹的装置，该装置包括如前所述的校正构件。

本发明还涉及一种机动车辆，该机动车辆包括如前所述的用于校正机动车辆的轨迹的系统。

参照附图，通过阅读以下以指示性但非限制性方式给出的本发明的具体实施例的描述，本发明的其他特征和优点将显现，在附图中：

-图1是根据本发明的校正方法的第一实施例的功能图；

-图2是根据本发明的校正方法的第二实施例的功能图；

-图3是根据本发明的校正方法的第三实施例的功能图；并且

-图4是表示代表助力曲线函数的多条曲线的曲线图，每条曲线表示对于给定的机动车辆速度，助力使得可以将x轴上的施加至方向盘的驾驶员转矩转换为y轴上的应用至电机的转矩。

参照图1，在机动车辆上实施通过检测地面上的道路标记来校正轨迹的方法1。

机动车辆(未表示)包括由机械组件4和控制构件3形成的电动辅助转向装置2。

电动辅助转向装置2的机械组件4包括用于由驾驶员手动引导机动车辆的方向盘(未表示)、由方向盘控制的转向柱、以及适合用于致动转向柱的电机15。

机动车辆还包括通过检测地面上的道路标记来校正机动车辆的轨迹的装置，在下文中该装置将被称为lka装置，lka是“车道保持辅助”的首字母缩写。

lka装置包括：

-用于检测地面上的道路标记、尤其是用于检测机动车辆前方和侧面的标记的相机，

-用于处理视频流的构件(未表示)，

-用于确定待应用的轨迹校正的构件(未表示)，

-以及用于校正机动车辆的轨迹的构件5。

lka系统的不同构件可以由同一个微处理器或信号处理处理器、dsp形成，或者在不同的微处理器或dsp之间划分。

用于确定lka系统的轨迹校正的构件确定待应用于机动车辆以便校正其轨迹的校正转向锁定角度δref。

校正构件5的目的是接收呈校正转向锁定角度形式确定的轨迹校正，将其变换为校正转矩值，并且根据本发明在逆转换步骤之后将待应用的校正命令传送至机动车辆的辅助转向装置2。

因此，主动安全功能lka能够通过提供用于校正机动车辆轨迹的转向锁定校正转矩设定点tlka_最终来作用于车辆的转向控制。根据本发明，所述轨迹校正转矩设定点被提供给辅助转向装置的控制构件3的负责用于限定转向锁定转矩设定点的部分。

控制构件3是包括微处理器、存储器和输入输出通信装置的控制单元；该控制单元被适配成用于尤其接收驾驶员转矩值t驾驶员(这里是施加至方向盘的转矩)、以及包括轨迹转向锁定校正转矩设定点tlka_最终以便确定转向锁定设定点转矩t合计的其他转矩值。然后，控制构件3实施转矩转换步骤14，将转向锁定设定点转矩t合计转换成适合用于控制电机15以致动转向柱的致动器转矩t机器。

转换14是根据车辆的动态特性(尤其是根据其瞬时速度v)、机动车辆的转向锁定角度和/或机动车辆的偏航值来执行。在以下描述中，为了有助于理解，转换14是车辆速度的函数。该转换基本上在于以下步骤：对转向锁定设定点转矩t合计加以助力，以减小驾驶员施加至方向盘的转矩，从而减少使机动车辆转向所需的体力。

根据本发明，转换步骤14实施称为“助力曲线”bc的函数，该函数作为助力函数而被本领域技术人员已知，该助力函数在将机动车辆的速度v和有待被加以助力的输入转矩(此处是转向锁定设定点转矩)考虑在内的情况下适合用于将转向锁定设定点转矩值t合计转换成电机15的致动器转矩值t机器。

所述“助力曲线”函数(也缩写为bc)，是极大的非线性函数，该函数采用指数曲线的形式随车辆速度v而变，所述曲线在由电机15授权的最大转矩处饱和。因此，针对车辆的每个速度，图4中表示的曲线，例如对应于机动车辆速度为零时的bc函数的v0、对应于车辆速度为30km/h时的bc函数的v30、对应于车辆速度为90km/h时的bc函数的v90、以及对应于车辆速度为200km/h时的bc函数的v200，提供了随输入转矩值而变的致动器转矩值，此处输入转矩值是有待被加以助力的转向锁定设定点转矩t合计。

可以注意到，待施加至电机的致动器转矩t机器并不总是反映由驾驶员施加的驾驶员转向锁定转矩设定点t驾驶员。具体地讲，方向盘上的驾驶员转矩t驾驶员的一些非常低的转矩值(与驾驶员在方向盘上的无意识运动相关)不必反映在转向柱上，以便改善机动车辆的舒适性和安全性。为此目的，对于低输入转矩值，例如在0nm与3nm之间，致动器转矩值t机器也低、甚至为零，这对于车辆的所有速度范围(例如从0km/h至200km/h)都不太重要。因此可以认为，对于从0km/h至200km/h范围内的任何速度，值小于3nm的输入转矩t合计不产生任何辅助致动器转矩t机器。另一方面，机器上的任何期望的低转矩值可以与低于3nm的输入转矩值相关联，例如对应于非期望的驾驶员请求。

还可以考虑，从零输入转矩值直至最终值2nm或3nm，基本上是线性变化，与输出转矩值0nm至0.3nm的线性变化相关联。

如在转向辅助系统中已知的，此函数使得可以根据车辆速度通过测量驾驶员转矩来确定辅助转矩。

此转矩转换函数的非线性导致在闭环调节方面的困难。具体地讲，难以保证正确的伺服控制，尤其是使用调节器，该调节器对于线性伺服控制是可靠的且易于实施。

然后在转换检查步骤中检查致动器转矩值t机器，使得可以保证电动辅助转向系统的可靠性，从而不向电机15提供不正确或异常的可能危及机动车辆的乘客的致动器转矩值。

如果在检查结束时此致动器转矩值t机器被确定为是一致的，则该致动器转矩值被传送至电机15以致动转向柱。

根据本发明，轨迹校正设定点tlka_最终与驾驶员转矩设定点t驾驶员相加，以用于确定所述设定点转矩t合计，以便：

-能够保持驾驶员转矩与轨迹校正转矩lka之间在同一个物理量上的转矩仲裁判断，并确保方向盘上的良好感觉，

-不会因直接对电机的转矩需求而影响可靠性，同时驾驶员等效转矩输入保持已经针对标准转向辅助开发的相同安全保障。

此外，借助于助力曲线函数的极大非线性方面，优选的是，lka装置确定致动器转矩值，这些致动器转矩值直接影响致动机动车辆的转向柱的电机15。

有利地，轨迹校正转矩tlka_最终作为辅助转向装置的输入被考虑在内，并且在被呈送给电机之前遵循与驾驶员转矩t驾驶员相同的所述辅助转向装置的安全规则，这不需要冗长且灵敏的校准步骤来确保lka系统评估尤其是与电动辅助转向的校准相关的相干值。

通常，轨迹校正根据转向锁定校正设定点来调节转向锁定角度，以将车辆带回到路线中或将其保持在行驶车道中。该调节实施了pid调节器，该调节器能够将校正角度转换成校正转矩。

因此，校正构件5根据校正转向锁定角度δref来确定校正致动器转矩值treq_机器，该校正致动器转矩值是直接适配于控制电机15以校正轨迹的转矩值。

校正构件5在所确定的校正转向锁定角度δref与测得的机动车辆的转向锁定角度δmeas之间的角度差δdiff的估计步骤10期间评估。

测得的角度δmeas例如可以是测得的方向盘角度、或者在转向柱上测得的转向锁定角度。

然后，校正构件5应用调节步骤11以通过比例积分微分pid调节器、或通过任何其他已知的调节器、尤其是通过快速且易于实施的尤其是用于线性系统的调节器来最终获得所确定的校正角度δref，如通过从所获得的角度差δdiff开始。

因此，校正转向锁定角度δmeas被简单地调节，独立于通过使用“助力曲线”转换函数而形成的非线性问题。

根据参考转向锁定角度δref与测得的转向锁定角度δmeas之间的差δdiff，校正构件5然后确定旨在施加至电机15的校正致动器转矩值treq_机器，以致动转向柱，从而校正机动车辆的轨迹。

然而，如以上所解释的，出于安全原因，校正致动器转矩的值被设定至电动辅助转向装置的控制构件3，该控制构件能够直接作用于电机15，因为它实施如前所述的转换检查步骤。

然后，致动器转矩值t机器被呈送给电机，并且再次测量转向锁定角度值并且将其作为调节环路的输入而返回。

因此，调节步骤11包括：

-确定lka装置的校正致动器转矩的步骤，

-lka装置的逆转换步骤，

-由涉及转换步骤的辅助转向装置执行的处理步骤。

因此，逆转换步骤通过减小逆函数的影响或使辅助转向装置助力来促进轨迹校正调节。因此，调节可以更加迅速。

根据本发明的一个实施例，为了避免过低的校正转矩值，校正构件5被设计成向控制构件3传送对应于高于转矩阈值的校正转矩值的转向锁定校正设定点tlka_最终，该转矩阈值是驾驶员在方向盘上的转向锁定设定点转矩的值的数量级。低于所述阈值的值可以忽略不计。

因此，作为转矩值的转向锁定校正设定点tlka_最终是与驾驶员转矩t驾驶员一致，使得它们可以在由控制构件3实施的相加步骤13期间求和，以获得待转换的转向锁定设定点转矩t合计。

为了获得这样的转向锁定校正设定点tlka_最终，校正构件5在其轨迹校正方法1的情况下实施逆转换步骤12，在该逆转换步骤期间，对所确定的校正致动器转矩treq_机器应用与由电动辅助转向系统的控制构件3实施的“助力曲线”助力函数的倒数相对应的反函数。

在本实施例中，“助力曲线”函数被认为是双射的，随车辆速度而变，这由图4中的每条助力曲线证实，并且它可以容易地可逆。所述助力函数bc还可以取决于机动车辆的转向锁定角度和/或机动车辆的偏航值。

由图4的曲线表示的bc函数是唯一的，随给定的车辆速度而变。校正转矩设定点值具有在给定的车辆速度下的对应的唯一输入转矩值。bc函数的这些助力曲线中的每一条曲线都对于电动辅助转向辅助函数或车辆的dae是特定的。这些助力曲线或者通过转向辅助函数已知、或者由所述车辆的系列测试和确认而得到。

然后记录所述助力曲线并且所述助力曲线进入控制构件3的存储器中，然后该控制构件能够由校正构件5确定的校正致动器转矩值treq_机器来确定校正设定点转矩值tlka_最终。

以此方式，在获得转向锁定校正设定点tlka_最终之后，校正构件5在发送步骤17期间将此转向锁定校正设定点tlka_最终发送至电动辅助转向系统的控制构件3。控制构件3接收与转向锁定校正设定点tlka_最终相对应的转矩值。

在由控制构件3实施的相加步骤13期间对转向锁定校正设定点tlka_最终求和，以获得待转换成致动器转矩的转向锁定设定点转矩t合计。

然后通过应用转矩助力函数来转换转向锁定设定点转矩t合计，此处通过应用“助力曲线”函数，这使得可以获得结合了由lka系统确定的转矩校正的致动器转矩t机器。

在转换检查步骤期间检查之后，接着将经校正的致动器转矩t机器传送至电机15。

因此，可以通过检测地面上的道路标记来校正机动车辆的轨迹，同时遵守机动车辆的正确操作所需的安全标准。

因此，lka系统的校准独立于电动辅助转向系统中的“助力曲线”函数的校准。

在精确设定汽车的机械参数之后，于是电动辅助转向系统的“助力曲线”函数的校准的开发过程可以很晚进行。

在没有这种校准解耦的情况下，lka系统必须仅在校准“助力曲线”函数之后进行校准，这会给开发过程增加显著的延迟。

因此，lka系统使得可以提供校正转矩以将车辆保持在车道中或使车辆返回到其路线中。校正构件5向辅助转向控制构件3提供期望的校正转矩值。通过校正构件5来将校正转矩值转换成输入转矩值，并且将所述值与由控制构件3在助力函数bc之前测得的驾驶员转矩的值相加。

然而，为了确保安全性并执行轨迹校正lka，必须能够向电机要求确定性的转矩。

在驾驶员缺乏警觉性的阶段期间，校正转矩treq_机器的值相对于方向盘上的驾驶员转矩值占优势。

以此方式，在检测到驾驶员缺乏警觉性时，致动器转矩t机器基本上等于校正致动器转矩treq_机器的转矩。

根据本发明的一个实施例，参照图2，没有考虑施加至方向盘的驾驶员转矩t驾驶员。这尤其在无人驾驶车辆的情况下是有用的，其中驾驶员的动作是可选的。

在这种情况下，与第一实施例相对比，不需要实施转向锁定校正设定点tlka_最终与驾驶员转矩t驾驶员之间的相加步骤13。然而，然后可能需要考虑例如由自主驾驶构件确定的其他转矩控制值。

由于当驾驶员与lka系统同时通过驾驶员转矩t驾驶员作用时，转向锁定校正设定点tlka_最终的转矩被完全施加，转向锁定校正设定点tlka_最终的饱和策略可以根据驾驶员转矩t驾驶员来开发，而无需弥补驾驶员转矩t驾驶员与转向锁定校正设定点tlka_最终之间的耦合。

具体地讲，在本发明的另一个实施例中，参照图3，在实施转向锁定校正设定点tlka_最终的发送步骤17之前，在步骤16中，从由逆转换步骤12得到的转向锁定校正设定点中减去由测量得到的驾驶员转矩t驾驶员。因此，由控制构件3实施的相加步骤13的唯一作用是将先前记录的驾驶员转矩t驾驶员与转向锁定校正设定点tlka_最终相加。以此方式，转向锁定校正设定点tlka_最终通过舍弃方向盘上的驾驶员设定点而独立于驾驶员转矩t驾驶员，这允许更有效的轨迹校正。