自适应巡航控制系统和包括自适应巡航控制系统的车辆[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 107472245 A(43)申请公布日 2017.12.15

(21)申请号 201710378594.3(22)申请日 2017.05.25(30)优先权数据

16173338.1 2016.06.07 EP(71)申请人 沃尔沃汽车公司

地址 瑞典哥德堡(72)发明人 M·布兰丁　M·阿里　

(74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司

72002

代理人 蔡洪贵(51)Int.Cl.

B60W 30/14(2006.01)B60W 50/00(2006.01)B60W 50/08(2012.01)B60W 50/16(2012.01)

(54)发明名称

自适应巡航控制系统和包括自适应巡航控制系统的车辆(57)摘要

提供了一种车辆(H)和自适应巡航控制系统ACC(1)。ACC系统(1)也包括被构造为控制所述本车(H)相对于检测到的车道(12)和/或路标(13)的转向角的控制单元(15)。ACC系统(1)进一步包括被设置为向车辆(H)的转向系统(17)提供手动转向输入的方向盘(19)以及转向角传感器(18)。转向系统(17)被构造为识别表现为在预定时间范围内方向盘(19)的顺时针和逆时针致动的方向盘急动并且基于转向角传感器(18)所指示的所识别急动将本车(H)从第一当前车道(12a)转向至第二车道(12b)。CN 107472245 A

权利要求书1页 说明书6页 附图3页

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权　利　要　求　书

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1.一种自适应巡航控制系统(1)，用于通过令车辆(H)加速、减速或转向来控制所述车辆(H)相对于移动或固定目标(A'，B')的速度和转向角中的至少一个，所述系统(1)包括：车辆油门控制器(3)，车辆制动系统控制器(5)，转向系统(17)，和被设置为检测在所述车辆(H)周围环境(11)中的移动或固定目标(A'，B')和车道(12)和/或路标(13)的至少一个目标检测传感器(7)，以及被构造为通过控制所述转向系统(17)来控制所述车辆(H)相对于检测到的车道(12)和/或路标(13)的转向角的控制单元(15)，其特征在于：所述自适应巡航控制系统(1)进一步包括：方向盘(19)，被设置为能够向所述车辆(H)的所述转向系统(17)提供手动转向输入；和转向角传感器(18)，其中所述转向系统(17)被构造为通过将来自所述转向角传感器(18)的数据与至少一个预定阈值进行比较来识别执行为在预定时间范围内所述方向盘(19)的顺时针和逆时针致动的方向盘急动，并且基于所述转向角传感器(18)所指示的所识别的急动将所述本车(H)从第一当前车道(12a)转向至第二车道(12b)。

2.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统(1)，其中所述预定时间范围的持续时间小于2秒，优选小于1秒。

3.根据权利要求1或2所述的自适应巡航控制系统(1)，其中通过至少(α)度的第一顺时针或逆时针的转向角能识别第一预定阈值，(α)是至少1度。

4.根据权利要求3所述的自适应巡航控制系统(1)，其中通过至少(β)度的第二转向角能识别第二预定阈值，(β)是至少1度，所述第二转向角的所述方向与所述第一转向角相反。

5.根据权利要求4所述的自适应巡航控制系统(1)，其中通过至少10度/秒的转向角变化表示所述第一和第二预定阈值中的至少一个。

6.根据权利要求4或5所述的自适应巡航控制系统(1)，其中通过至少50度/s2的转向角变化率表示所述第一和第二预定阈值中的至少一个。

7.根据前述权利要求任意一项所述的自适应巡航控制系统(1)，其中它进一步包括：显示设备(21)，所述显示设备被设置为显示所述本车(H)前方的车道或路标的表示；以及输入设备(22)，其通过选择性地输入能够进行将驶入的车道或路标的显示表示的选择。

8.根据前述权利要求任意一项所述的自适应巡航控制系统(1)，其中它包括转向信号指示器(16)，并且其中经由转向信号指示器(16)的启动确认车道变更的开始。

9.根据前述权利要求任意一项所述的自适应巡航控制系统(1)，其中它包括用于振动所述方向盘(19)的方向盘振动设备(20)，并且其中它进一步被设置为通过启动所述方向盘振动设备(20)以提供触觉确认来确认开始车道变更。

10.一种车辆(H)，其特征在于：所述车辆(H)包括根据前述权利要求任意一项所述的自适应巡航控制系统(1)。

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自适应巡航控制系统和包括自适应巡航控制系统的车辆

[0001]

技术区域

[0002]此处的实施例涉及自适应巡航控制系统。此处的实施例进一步涉及包括自适应巡航控制系统的车辆。

背景技术

[0003]当今的一些车辆配备有自主和/或至少部分自主的驾驶系统。这种系统通常地旨在增加车辆乘客的舒适度和/或安全性。一些系统也被设置为增加本车内和/或其周围的人的安全性。

[0004]这种系统的一个示例是自适应巡航控制(adaptive cruise control)系统，ACC。ACC可包括一个或多个传感器例如连续地监控本车周围的摄像机和/或雷达。ACC也可包括或连接于驾驶控制系统，所述驾驶控制系统根据传感器检测到的本车前方的车辆调节本车速度。如果本车接近行驶在相同车道内的前车，则ACC可调节所选定的速度使得本车保持与前车的安全距离并且以安全距离跟随前车。ACC也能够在本车前方不存在车辆时保持选定的本车速度。

[0005]一些ACC：还能够在一些状况例如低于阈值速度时令本车转向。本车的传感器可被构造为检测路标并且可控制转向系统以跟随标记。这种ACC也可被称为驾驶员辅助系统等。[0006]ACC因而可完成一些驾驶相关的功能并且因此能够将车辆操作者从一些特定任务(例如在一些情况下控制本车速度)中出来。但是期望ACC至少能够在比当今可能的更多的交通状况和情况下部分地控制本车。因此，仍然期望在自适应巡航控制及其功能的区域中有改进。

发明内容

[0007]此处的实施例旨在提供能够在不同交通状况下辅助车辆操作者的自适应巡航控制系统。

[0008]根据一个实施例，这可通过一种用于通过令车辆加速、减速或转向来控制车辆相对于移动或固定目标的速度和转向角中至少一个的自适应巡航控制系统，所述系统包括：车辆油门控制器(throttle controller)、车辆制动系统控制器、转向系统、被设置为检测在车辆周围环境中的移动或固定目标和车道和/或路标的至少一个目标检测传感器、以及被构造为通过控制转向系统来控制所述车辆相对于检测到的车道和/或路标的转向角的控制单元，其中：所述自适应巡航控制系统进一步包括：方向盘，其被设置为能够向车辆的转向系统提供手动转向输入；和转向角传感器，其中转向系统被构造为通过将来自转向角传感器的数据与至少一个预定阈值进行比较来识别执行为在预定时间范围内方向盘的顺时针和逆时针致动的方向盘急动，并且基于转向角传感器所指示的所识别急动将本车从第一当前车道转向至第二车道。

[0009]因为转向系统被构造为识别表现为在预定时间范围内方向盘的顺时针和逆时针的致动的方向盘急动并且基于转向角传感器所指示的所识别急动将本车从第一当前车道

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转向至第二车道，所以自适应巡航控制能够自主变更车道。不是通过手动转向取代或禁止ACC系统的启动，而是车辆操作者可仅仅通过快速方向盘急动指示ACC系统将控制车辆变更车道。随后ACC可选地控制本车停留在第二车道内。因此，自适应巡航控制系统能够在现有技术的ACC不能或不会辅助车辆操作者以自主或半自主驾驶功能的不同交通状况下辅助车辆操作者。

[0010]根据一些实施例，预定持续时间范围小于2秒，优选小于1秒。在一些实施例中，时间范围更短，例如大约0.2-1秒。普通的转向操作(例如手动车道切换或左或右转弯)通常具有更长的持续时间。藉此，自主车道变更的输入能够与其它转向操作清楚地区分开。[0011]根据一些实施例，能通过至少α度的第一顺时针或逆时针转向角识别第一预定阈值，α是至少1度。在一些实施例中α更大，例如3度。至少α度的顺时针转向角可指示向右的车道切换，至少α度的逆时针转向角可指示向左的车道切换。[0012]根据一些实施例，能通过至少β度的第二转向角识别第二预定阈值，β是至少1度，第二转向角的方向与第一转向角相反。在一些实施例中β更大，例如3度。继之以至少β度的第二逆时针转向角的至少α度的第一顺时针转向角可指示向右的车道切换。继之以至少β度的第二顺时针转向角的至少α度的第一逆时针转向角可指示向左的车道切换。α和β基本上是同样的幅度，从而一旦完成急动则方向盘再次终止于初始位置。[0013]根据一些实施例，第一和/或第二预定阈值中至少一个由至少10度/秒的转向角变化表示。藉此，自主车道变更的开始能与转向角变化常常更小的普通转向操作区分开。[0014]根据一些实施例，第一和/或第二预定阈值中至少一个由至少50度/s2的转向角变化率表示。藉此，自主车道变更开始能与转向角变化率常常更小的普通转向操作区分开。[0015]根据一些实施例，自适应巡航控制系统进一步包括：显示设备，其被设置为显示本车前方的车道或路标的表示；以及输入设备，其通过选择性地输入能够进行将要驶入的车道或路标的显示表示的选择。显示设备能够有利于车辆操作者的自主车道变更开始，因为可用的/可选择的车道可在显示器(例如仪表板显示器或平视显示器)上显示。[0016]根据一些实施例，自适应巡航控制系统进一步包括转向信号指示器，并且其特征在于经由转向信号指示器的启动确认车道变更。车辆操作者可经由转向信号指示器启动接收有关车道变更的立即响应。进一步地，本车周围的人也将意识到本车即将切换车道。因此增加了安全性。

[0017]根据一些实施例，自适应巡航控制系统进一步包括用于振动方向盘的方向盘振动设备，并且其中它进一步被设置为通过启动方向盘振动设备以提供触觉确认来确认开始车道变更。车辆操作者可经由触觉确认接收有关车道变更的立即响应。

[0018]此处的实施例还旨在提供包括能够在不同交通状况下辅助车辆操作者的自适应巡航控制系统的车辆。根据一些实施例，这可通过包括根据此处公开实施例的自适应巡航控制系统的车辆来提供。

附图说明

[0019]将很容易从以下详细说明和附图理解此处本发明包括其特定特征和优点的非限定性实施例的各种方面，其中：

[0020]图1示出根据一些实施例交通情形下的车辆和自适应巡航控制系统，

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图2示出根据另一些实施例交通情形下的车辆和自适应巡航控制系统，并且图3示出根据又一些实施例交通情形下的车辆和自适应巡航控制系统。

具体实施方式

[0023]现在将进一步完全地参照示出一些实施例的附图描述此处的实施例。相同的附图标记自始至终指的是相同的元件并且为了简便和/或清楚起见不再详述已知的功能或结构。

[0024]图1示出自适应巡航控制系统ACC1。ACC被设置为向设置有ACC1的本车H提供半自主驾驶功能。

[0025]ACC系统1被设置为通过令车辆H加速、减速或转向来控制本车H相对于移动或固定目标的速度和转向角中的至少一个。ACC1包括或连接于车辆油门控制器3和车辆制动系统控制器5。ACC1可连接于本车发动机和本车制动系统，因此ACC1可直接或间接地控制本车H的加速度和/或减速度。ACC1例如能够通过增加发动机转速来增加本车速度并且通过发动机制动或启动一个或多个车轮制动器来降低本车速度，从而选择性地启动一个或多个车轮制动器。

[0026]ACC也可为本车H提供一些转向功能。本车H或ACC1可包括被设置为至少部分基于来源于检测传感器的信息来控制本车H的转向和速度的电/机械控制设备，如下所述。ACC1可包括或连接于车辆转向系统17，使得ACC1能够直接或间接地控制本车H的至少一些车轮的方向。藉此，能够调节例如本车H的横摆率(yaw rate)，从而根据来自ACC1的输入调节本车H的驾驶方向。当ACC1可控制转向功能时，它也可被称为驾驶员辅助系统等。那么它至少可能在一定速度范围内检测路标并且令本车H转向以跟随所述标记。[0027]在一些实施例中，ACC1包括或连接于若干车辆子系统。每个这种子系统可提供一定的自主或半自主驾驶功能。这种子系统的示例是：车道偏离警告和/或控制系统、防碰撞系统、自主制动系统、交通标志识别系统、一些通信系统、一些导航系统、超声波传感器系统、红外摄像机系统、惯性测量系统、智能运输系统、安全车队系统、自主停车系统等等。[0028]ACC1进一步包括或连接于至少一个目标检测传感器7，其被设置为检测本车H前方环境中的移动或固定目标。这种物体的示例是图1所示的前车A'。目标检测传感器7也被设置为检测车道12、12a、12b和/或本车周围的路标13。

[0029]目标检测传感器7可为一个或多个摄像机传感器、一个或多个雷达(radar)传感器和/或一个或多个激光雷达(lidar)传感器。至少一个传感器7能被设置在本车内/上的可能检测车辆周围情况的任何位置。传感器7例如可设置在车辆的前、侧和/或后部处的车辆格栅、减震器、后视镜和/或汽车挡风玻璃处。一些传感器7可设置在车厢、底盘、发动机、传动系统和/或车轮内或附近。传感器位置可取决于所使用的传感器类型。例如，摄像机传感器可设置在汽车挡风玻璃内部处，而一个或多个雷达传感器和/或激光雷达传感器可设置在格栅和/或减震器内。在图1中示出传感器监控区域11。传感器监控区域11可指向任何方向并且可覆盖本车周围的部分或本车周围基本上所有方向。

[0030]摄像机传感器例如可为配备有或连接于带有目标识别逻辑的一个或多个处理器的面向前、侧或后的数字摄像机。藉此，可检测并且在一些情况下识别/分类周围物体，例如车道12、路标13、其它车辆A'、交通标志15、行人、动物、不同的障碍物等等。雷达传感器包

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括：发送器，其发出信号，所述信号从本车H周围物体返回；和接收返回信号的接收器。雷达传感器可包括例如超宽带雷达、窄频带雷达和/或多节点雷达。激光雷达传感器可通过用激光照亮目标并且分析反射光来测量距目标的距离。用于监控车辆周围情况的其它类型的传感器7例如是超声波传感器和/或红外传感器。[0031]ACC系统1也包括控制单元15，控制单元15被构造为通过控制转向系统17来控制本车H相对于检测到的车道12和/或路标13的转向角。控制单元15也可被构造为通过控制油门控制器3和/或车辆制动系统控制器5控制本车H相对于检测到的移动或固定目标A'中一个选定物体的速度。控制单元15和/或转向系统17和/或ACC1可包括任何必要的处理器，其带有用于急动识别和用于将来自转向角传感器18的数据与预定阈值进行比较的逻辑。[0032]ACC系统1进一步包括：方向盘19，其被设置为能够向车辆H的转向系统17提供手动转向输入；以及转向角传感器18。转向角传感器18可为被构造为测量方向盘位置角和方向盘转动的速度/加速度的任何类型的传感器。转向角传感器17例如可为非接触式的数字转向位置传感器。它可为CAN总线模块转向角传感器、模拟转向角传感器或复位转向角传感器。转向角传感器18例如能够设置在转向柱内的传感器组(sensor cluster)中。两个或更多传感器18可用于重复和确认。转向角传感器18也可设置在任何其它转向或传动相关的部件处。在一些实施例中，转向角传感器18与能够检测本车横摆率调节、本车航向等且向用于车道切换的转向系统或ACC提供其信息的其它类型传感器共同运行或被其替代。

[0033]转向系统17被构造为通过比较来自转向角传感器18的数据与至少一个预定阈值来识别执行为在预定时间范围内方向盘19的顺时针和逆时针致动的方向盘急动并且基于转向角传感器18所指示的所识别急动将本车H从第一当前车道12a转向至第二车道12b。[0034]在图1所示的情形下，本车H的ACC 1被设定为跟随前车A'。可选地，本车H追上前车A'。如果本车H的驾驶员决定他/她希望本车从当前车道12a即本车H最初所处的车道切换至下一个车道12b即驾驶员希望在完成车道变更操作时本车所处的车道，则他/她沿逆时针方向从方向盘中间位置转动方向盘19至少α度，随后他/她沿顺时针方向转动方向盘19至少β度。顺时针转动之前的逆时针转动可在大约0.2-1秒的预定时间范围内执行。角度α和β可以是基本上相同的幅度，因此在两次致动之后方向盘19定位在中间位置。因为逆时针和顺时针致动相对较小例如在1-5度的范围内并且在大约0.2-1秒的短时间范围内完成，其可被称为急动(jerk)。

[0035]顺时针转动之前的逆时针转动将开始车道切换至本车所处车道的左侧的相邻车道。逆时针转动之前的顺时针转动将开始车道切换至本车所处车道的右侧的相邻车道。因此驾驶员可能感知他/她用方向盘的上部“指出”车道切换方向。[0036]在一些实施例中，第一和/或第二预定阈值由至少10度/秒的转向角变化表示。在一些实施例中，第一和/或第二预定阈值由至少10度/秒的转向角变化表示。在一些实施例中，第一和/或第二预定阈值由至少50度/s2的转向角变化率表示。藉此，ACC能够将用于车道切换的方向盘转动与用于车辆行驶方向变化的“正常”方向盘转动区分开。[0037]本车H或ACC可选择地包括一个或多个显示设备21。这种显示设备例如是平视显示器HUD或本车仪表板或中控面板处的显示器。显示设备21被设置为显示本车H前方车道12a、12b或路标13的表示。本车H或ACC也可选择地包括输入设备22，驾驶员可通过其输入本车H将转入的车道12a、12b或路标13的显示表示的选择。输入设备22可包括确认工具，例如形为

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按钮或手柄23。[0038]因而，当车辆操作者转动方向盘19时，他/她能看见车道12的例如箭头、加亮区等形式的表示以及如何根据方向盘致动执行即将的车道切换。他/她可能经由带有手柄23的输入设备22或通过直接在显示器上用手指指向车道表示来选择或确认车道12a、12b。

[0039]输入设备22能够连接于摄像机并且可包括带有用于识别和/或分类本车周围物体的逻辑的一个或多个处理器。ACC或输入设备22可选择地基于交通间隙的检测、驾驶员特性/车道切换的历史记载等等建议可选车道12a、12b，并且驾驶员可确认是否执行这种建议的车道切换。

[0040]在一些实施例中，ACC1包括或连接于本车H的转向信号指示器16。随后经由转向信号指示器16的启动确认车道变更的开始。[0041]在一些实施例中，方向盘急动可暂时地停用已启动的车道保持辅助系统。藉此，这种车道保持辅助系统可能与根据此处实施例所述的ACC1的车道切换功能组合使用。[0042]在一些实施例中，ACC1包括用于振动方向盘19的方向盘振动设备20。ACC1可被设置为通过启动方向盘振动设备20从而向把持方向盘的车辆操作者提供触觉确认来确认开始车道变更。

[0043]在一些实施例中，ACC1或其内包括的任何处理器被构造为学习和识别一些驾驶员特性，例如不同驾驶员执行的急动的特征。逻辑/软件可随后基于急动特征“学习”由所识别的驾驶员执行的哪个急动特征将开始车道变更。这例如可通过有关之前完全执行的车道切换和之前放弃或部分完成的车道切换的统计分析来实现。这种自我学习特性是神经网络的一部分并且也可称为神经网络诱发的特性或机器学习。这种网络可包括若干互连结点组，执行类似人脑神经元的功能。这种网络可估算或估计取决于不同种类输入和当今例如用于语言和手书识别的功能。藉此也可识别表现为相对较小或有限方向盘致动的急动且其用于车道切换开始。通过任何适宜的工具例如个人汽车钥匙、客舱内带有人脸/身体识别的摄像机、座椅设定等等执行驾驶员识别。

[0044]图2示出本车H行驶在带有车道12a、12b和路标13的道路上的情形。本车H包括根据此处实施例的ACC。本车H在周围车辆A'后方的左车道12a内行驶。[0045]如果本车驾驶员决定将车道切换为右车道12b，例如将本车H切换至在车辆B'后面的间隙内的位置，则他/她能够以一定的角度顺时针急动方向盘。这种“车道切换急动(lane switch jerk)”可以至少是预定度数并且可具有预定最大持续时间。[0046]在图2所示的实施例中，本车H的速度可选择地降低并且适于在车辆B'的速度之后。因此，本车的驾驶员不必手动改变本车速度或停用或取代ACC。由于ACC能够在整个过程期间保持启动或能用，故增加了驾驶员的舒适度。

[0047]通过方向盘沿与第一急动相反的方向的另一急动能够终止或结束车道切换急动。在图2中，通过逆时针方向的方向盘致动开始这种“车道切换急动”。[0048]图3示出本车H在具有车道12a、12b和路标13的道路上行驶的情形。本车H包括根据此处实施例的ACC。ACC可保持由本车驾驶员选定的速度或者被设定为调节本车速度在前车A'之后。本车H在右车道12a内行驶。

[0049]如果本车H的驾驶员需要将车道切换至车辆B'后方的左车道12b，则他/她可逆时针急动方向盘。这种“车道切换急动”可至少是预定度数并且可具有预定最大持续时间。因

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此，本车的驾驶员不必手动改变本车速度或停用或取代ACC。由于ACC在整个过程期间能够准备启动或能用，故增加了驾驶员的舒适度。

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图2

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