[发明专利]用于自动驾驶的预瞄横向控制

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种在自动驾驶或半自动驾驶车辆中为车道居中、车道保持、车道变换、碰撞紧急转向等提供横向转向控制辅助的系统和方法，具体涉及一种在自动驾驶或半自动驾驶车辆中为车道居中、车道保持、车道变换、碰撞紧急转向等提供横向转向控制辅助的系统和方法，其中所述系统和方法提供对即将出现的弯曲、倾斜和/或斜坡道路的预瞄。

背景技术

现代车辆操作正变得更自动化，即车辆能够提供驾驶控制，同时驾驶员干预较少。巡航控制系统已经在车辆上使用了多年，其中车辆操作员可以设置特定的车辆速度，并且车辆将保持该速度而无需驾驶员操作油门。近来，在本领域中已开发出自适应巡航控制系统，其中，不仅系统会保持设置的速度，而且将在通过使用各种传感器(比如，雷达和摄像头)检测到前行车辆移动较慢的情况下自动使车辆减速。某些现代车辆还提供自动停车，其中车辆将自动提供用于停放车辆的转向控制。一些车辆系统提供自动制动而无需驾驶员干预，以避免后端碰撞。随着车辆系统改进，它们将变得更自动化，其目标是实现完全自动驾驶车辆。例如，未来的车辆可能会采用用于车道变换、通行、驶离交通、驶入交通等的自动系统。

本领域中已知的碰撞避免系统用于在车辆驾驶员未采取规避动作的情况下提供对象车辆的自动制动和/或转向，以避开对象车辆前方的较慢或已停止的物体。已知的碰撞避免系统向车辆驾驶员提供警告，并且可根据驾驶员是否采取规避动作而提供自动制动和/或自动转向。如果系统确定需要自动转向以避免碰撞，则该系统必须计算对象车辆的安全转向路径以提供转向控制。一些这样的系统能够检测车道标线，以便计算对象车辆的转向路径，从而进行车道变换以避免碰撞。这些碰撞避免系统还提供促使对象车辆遵循所计算出的转向路径的转向指令以提供车辆转向。

用于这些类型的系统的物体检测传感器可以使用多种技术中的任何一种，比如，近程雷达、远程雷达、带有图像处理的摄像头、激光或激光雷达、超声等。物体检测传感器检测对象车辆路径上的车辆及其他物体，并且应用软件使用物体检测信息在适当时提供警告或采取动作。警告可以是车辆仪表盘上或平视显示器(HUD)内的视觉指示，和/或可以是声音警告或其他触觉反馈装置(诸如座椅摇晃)。在许多车辆中，物体检测传感器被直接集成在到前保险杠或车辆的其他仪表板中。

在本领域中，各种已知的用于自动驾驶或半自动驾驶车辆的系统采用合适的控制器、传感器、转向致动器等为车道居中、车道保持、车道变换、碰撞避免等中的一种或多种提供自动车辆转向。例如，在2014年12月2日授予Lee等人的题为“具有主动后轮转向的车道跟踪系统(Lane Tracking System With Active Rear-Steer)”的美国专利第8,903,607号公开了一种车道跟踪系统，该车道跟踪系统确定车辆沿道路的期望路线，基于感测到的车辆运动估计车辆的轨迹，计算所确定的期望路线与所估计的轨迹之间的误差，以及向前轮转向控制器提供前轮转向扭矩指令并向后轮转向控制器提供后轮转向扭矩指令，以使误差最小化。

在2014年9月30日授予Moshchuk等人的题为“对驾驶员启动的碰撞避免操纵的转向辅助(Steering Assist in Driver initiated Collision Avoidance Maneuver)”的美国专利第8,849,515号公开了一种碰撞避免系统，该碰撞避免系统识别碰撞威胁，计算最优的碰撞避免路径，以及提供使车辆沿该路径转向的转向辅助扭矩。

在2012年5月1日授予Lee的题为“用于自动化车道居中和车道变换控制系统的路径生成算法(Path Generation Algorithm for Automated Lane Centering and Lane Changing Control System)”的美国专利第8,170,739号公开了一种为自动化车道居中和/或车道保持提供路径生成的系统。该系统检测道路上的车道标线并生成使车辆保持在车道内的期望车辆路径中。

授予Moshchuck等人的题为“集成有EPS控制器的碰撞避免控制(Collision Avoidance Control Integrated with EPS Controller)”的美国专利申请公开第2015/0158528号公开了一种模型预测控制(MPC)，其采用包括单轨线性自行车模型和单自由度转向柱模型的组合的六维车辆运动模型对车辆转向进行建模以提供用于转向辅助的转矩重叠指令。