[发明专利]用于控制车辆路径的装置

说明书

为了允许车辆(1)舒适地保持在车道上、特别地但不必是保持在包括具有高曲率半径弯道的车道上，用于控制车辆(1)的路径的装置包括观察器模块(2)，该观察器模块根据当前测量向量(η)实时生成以当前速度(vsubgt;a/subgt;)移动的车辆(1)的估计车道保持状态向量(ζ)，以便产生第一转向锁定命令(usubgt;st/subgt;)以使该车辆的路径相对于该车道稳定。该装置进一步包括预测器模块(7)，该预测器模块将第二转向锁定命令(usubgt;ff/subgt;)添加到该第一转向锁定命令(usubgt;st/subgt;)，该第二转向锁定命令取决于待应用于该路径的曲率半径(ρsubgt;ff/subgt;)。

在本发明之前的工作受益于第607957号补贴协议下来自欧洲共同体煤钢研究基金的财政支持。

本发明总体上涉及一种用于实时控制车辆路径的装置。本发明更具体地涉及一种用于实时生成车辆转向锁定命令的侧向控制装置，特别是对于无人驾驶的机动车辆或部分委托驾驶式车辆、也就是说可以在没有人类驾驶员的情况下完全或部分地移动的车辆。

用于实时控制状态路径的装置或系统在包括机动车辆技术领域的许多技术领域中是已知的。

例如，专利EP 1074903 B1披露了一种用于通过车道标记检测来保持在车道的系统。直链动作模块基于来自图形处理器的目标线位置产生转向驱动项。所披露的元件允许考虑将此系统应用于笔直车道、甚至是具有低曲率弯道的车道，而不会对车辆的动力学产生显著影响。对于例如在山路上可能遇到的具有急弯的车道的应用可能引起车辆对灵活地保持在车道的动态响应问题。

再例如，专利US 8751089 B2披露了一种用于移动单元的路径保持控制系统。该系统对移动单元进行控制，以保持由自由形式的曲线描述的目标路径。虽然这种类型的系统可能适合于在不受约束的空间中控制机器人，该空间有可能抑制适合于目标路径的曲线的形式自由，但是该系统对于无人驾驶车辆可能会产生问题，对该无人驾驶车辆的控制不在于使其保持在目标路径而是在于无论车道几何形状施加的曲线形式如何都使其保持在行车道中。

文献WO 2014/006327披露了一种装置，该装置包括用于通过使从状态向量推导出的路径偏差的平方最小化来实时生成适用于车辆的稳定动作设定点的模块。

本发明的目的是解决现有技术状况所造成的问题，特别是在效率、响应性以及易于实现方面。

为了实现此目的，本发明的主题是一种用于实时控制车辆的路径的装置，该装置包括观测器模块，该观测器模块根据当前测量向量实时生成以当前速度移动的该车辆的估计车道保持状态向量，以便产生第一转向锁定命令以使该车辆相对于该车道的路径稳定。该装置值得注意的是，该装置包括预测器模块，该预测器模块将第二转向锁定命令添加到所述第一转向锁定命令，该第二转向锁定命令是待应用于该路径的曲率的函数。

因此，无论车道施加的曲率有多高，显然在通常由当前规则设定的极限内，该装置允许车辆舒适地越过由行车道的性质施加的许多曲线。

有利地，该曲率时在该车辆前方的一定距离处的车道曲率半径的倒数。

优选地，所述距离随该车辆的所述当前速度而变化。

特别地，该装置包括组合了光学相机和雷达的特性的单元，以便以多项式的形式提供该车道的至少一个引导线几何形状。

更特别地，该预测器模块包括用于通过以下公式计算来自该车道的中间引导线几何形状的曲率的子模块，该公式本身以关系式的形式表达，该关系式包括作为分子的多项式的二阶导数以及作为分母的多项式的一阶导数的平方加一的立方表达式的平方根。

还特别地，该预测器模块包括用于将该第二转向锁定命令计算作为动力学方程的解的子模块，该动力学方程给出稳定或具有零时间导数的状态向量。

更特别地，该预测器模块生成所述稳定状态向量的评估测量向量，以便从作为该观测器模块的输入的所述当前测量向量中移除所述评估测量向量。