專利名稱：在汽車中用于控制速度和距離的裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及到一種在汽車中用于控制速度和距離的裝置，帶有用于測定在汽車前部地帶的物體方位的定位系統(tǒng)，用于選出一個(gè)測定了方位的物體作為控制距離的目標(biāo)物體的調(diào)節(jié)器和選擇裝置，并且?guī)в兄辉跇O限速度之下有用的低速行駛功能，在該功能中，選擇裝置把擴(kuò)大種類的物體歸入可能的障礙物。
這種裝置也被稱為自適應(yīng)速度控制系統(tǒng)、或者ACC(自適應(yīng)導(dǎo)航控制)系統(tǒng)，并且例如在高速公路上行駛時(shí)，因此汽車的速度可以這樣匹配，在跟隨行駛中，以一個(gè)合適的安全距離跟隨在前面行駛的汽車。對此在自由行駛時(shí)，即當(dāng)在自身的車道上測不到在前面行駛的汽車的方位時(shí)，進(jìn)行對由司機(jī)選出的希望速度的控制。由于安全的原因，這種ACC功能只在確定的最低速度之上隨時(shí)提供使用，并且要預(yù)先確定交通情況，在這種交通情況下通常不考慮在行車道上靜止的障礙物。因此作為控制距離的目標(biāo)物體只考慮移動(dòng)的目標(biāo)，而在行車道周圍的靜止目標(biāo)不予理睬。
由DE 19833645 A1和DE 19958520 A1，在開頭時(shí)已經(jīng)提到的裝置已是大家所熟知的，它作為低速行駛功能，例如具有所謂的停滾、或者停走功能(Stop & Roll，Stop & Go-Function)。例如在堵車中，汽車在緊跟著前面的車輛行駛時(shí)，用停滾功能可以自動(dòng)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。此外停走功能也可使汽車能自動(dòng)重新開動(dòng)，并且在定位系統(tǒng)和選擇裝置足夠可靠時(shí)，在繁忙的交通情況下，例如也可在城市交通中使用。
在這種低速行駛功能中也必須考慮到不移動(dòng)的物體，例如停在車道上的汽車。其困難在于，在選擇裝置中重要物體的選擇準(zhǔn)則要這樣確定，一方面可以可靠地避免與障礙物的碰撞，然而另一方面又不要使在行車道周圍的假障礙物導(dǎo)致錯(cuò)誤的反應(yīng)。對于目標(biāo)物體的選擇通常確定一個(gè)行駛輪胎，它的寬度和走向要盡可能精確的與自身汽車行駛的車道相符合。如果行駛輪胎選擇太窄，危險(xiǎn)在于，障礙物、例如停在行車道上的汽車，不完全測量未被考慮到。然而隨著行駛輪胎寬度的增加提高了錯(cuò)誤制動(dòng)的危險(xiǎn)，這對于跟隨車輛是不可預(yù)見的，并且因此對于跟隨車輛增大了事故的風(fēng)險(xiǎn)。隨著增加的行駛速度距離范圍變得更大，在這個(gè)距離范圍之內(nèi)，靜止的物體作為可能的障礙物都必須考慮到。因?yàn)殡S著增加的速度，因此錯(cuò)誤反應(yīng)的危險(xiǎn)變得更大，并且這種錯(cuò)誤反應(yīng)的后果變得更加嚴(yán)重，所以低速行駛功能只在確定的極限速度之下是有用的。當(dāng)司機(jī)激活了低速行駛功能時(shí)，那么汽車的速度，并且可能地話可由司機(jī)選擇的希望速度也自動(dòng)地被限制在極限速度上。當(dāng)司機(jī)希望更高的速度時(shí)，他必須將低速行駛功能休眠，或者轉(zhuǎn)換到ACC功能。當(dāng)司機(jī)通過油門踏板操作過度激勵(lì)控制速度時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換，與一個(gè)給司機(jī)的光學(xué)的或者聲學(xué)的提示相聯(lián)系，低速行駛功能被休眠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以在權(quán)利要求1中的特征提供了如下優(yōu)點(diǎn)，低速行駛功能的速度范圍在不損害安全性的情況下被擴(kuò)大。此外本發(fā)明把麻煩變成了有利，在跟隨行駛中，一個(gè)重要障礙物的可靠的識(shí)別，當(dāng)跟隨在前面行駛的汽車時(shí)，可比在自由行駛中更簡單地被實(shí)現(xiàn)。當(dāng)沒有把握時(shí)，是否在車道的周圍，或者在車道周圍的附近，靜止的或者非常緩慢移動(dòng)的物體是一個(gè)重要的障礙物，即由此使判定變得簡單，作為目標(biāo)物體被跟隨的在前面行駛的汽車本身要對障礙物要作出反應(yīng)，或者無危險(xiǎn)的通過這個(gè)障礙物。尤其是在目標(biāo)物體以相對近的距離被跟隨的情況下，因此在障礙物識(shí)別中可以達(dá)到高的可靠性，而在目標(biāo)物體距離遠(yuǎn)時(shí)，或者在自由行駛的情況下，障礙物識(shí)別是難以解決的。由于這一原因根據(jù)本發(fā)明的裝置具有一個(gè)在跟隨行駛和自由行駛之間進(jìn)行辨別的識(shí)別裝置。那么低速行駛功能的差速度依賴于情況而變化。在最簡單的情況下它可以這種方式執(zhí)行，在跟隨行駛中比在自由行駛中選擇更高的極限速度。
本發(fā)明的優(yōu)選方案和替代方案在從屬權(quán)利要求中作了說明。
當(dāng)識(shí)別裝置識(shí)別出從跟隨行駛到自由行駛的變化，即識(shí)別出目標(biāo)物體的消失時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)換到較低的極限速度上。那么優(yōu)選的是汽車的實(shí)際速度，只要它處于較低的極限速度之上，只是逐漸地降低到新的極限速度。對此為了控制減速過程，不得已動(dòng)用本來在調(diào)節(jié)器中已有的功能。然而優(yōu)選的是極限速度不要突然轉(zhuǎn)換，而是以一個(gè)時(shí)間控制、或者加速控制的斜坡函數(shù)降低到較小的極限速度。以這種方式可以達(dá)到，以一個(gè)適中的減速實(shí)現(xiàn)速度對于新的情況的匹配，它不會(huì)使汽車乘客感覺到不舒適，并且不會(huì)使跟隨的汽車發(fā)生混亂。相應(yīng)地也適用于在從自由行駛到跟隨行駛變化時(shí)汽車的極限速度和加速性能的提高，例如當(dāng)一輛在前面行駛的汽車駛?cè)氲阶约旱能嚨郎蠒r(shí)。
在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，極限速度在確定的上限和下限之內(nèi)依賴于目標(biāo)物體的距離，當(dāng)距離前面行駛的汽車較近時(shí)，允許較高的極限速度。當(dāng)在控制距離的范圍內(nèi)在規(guī)定的額定距離下跟隨的前面行駛的汽車的速度圍繞著極限速度變化時(shí)，那么它尤其具有優(yōu)越性。作為例子可設(shè)想，在前面行駛的汽車的速度快達(dá)到在當(dāng)前有效的極限速度，并且汽車的距離相當(dāng)于本身與速度有關(guān)的并由規(guī)定的時(shí)間間隙、即兩個(gè)汽車通過車道上的同一個(gè)地點(diǎn)的時(shí)間間隔確定的額定距離。這時(shí)當(dāng)在前面行駛的汽車減速時(shí)，那么距離控制器以自身汽車相應(yīng)的減速作出反應(yīng)。與此同時(shí)額定距離減小與此相應(yīng)地實(shí)際距離也減小。那么當(dāng)在前面行駛的汽車重新加速時(shí)，并且與此同時(shí)暫時(shí)超過至今為止的極限速度時(shí)，比方說為了趕上其他的在前面行駛的汽車，那么在不變的極限速度時(shí)，自身的汽車可以不再跟隨在前面行駛的汽車。而當(dāng)極限速度相應(yīng)于較近的實(shí)際距離被提高時(shí)，那么自身汽車也可以暫時(shí)以提高的速度行駛，并且保持到目標(biāo)物體的距離。以這種方式避免了自身汽車的落后，并且因此避免了對交通流的干擾。只有當(dāng)在前面行駛的汽車?yán)^續(xù)加速時(shí)，并且因此額定的和實(shí)際的距離重新被擴(kuò)大時(shí)，極限速度也重新降低，并且當(dāng)自身汽車達(dá)到這個(gè)極限速度時(shí)，限制速度的功能將起作用。


本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中作了描述，并且在接下來的說明中將進(jìn)一步解釋。
如圖所示圖1是根據(jù)本發(fā)明裝置的方框圖；圖2是在跟隨行駛中極限速度與到目標(biāo)物體距離關(guān)系的圖解；圖3是用于解釋本裝置工作原理的流程框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示是ACC控制模塊10，它構(gòu)成了在汽車中用于速度和距離控制的核心部件，它的功能例如由一個(gè)或者多個(gè)合適的可編程序微處理器執(zhí)行。通過在汽車的儀表板或者方向盤上布置的輸入裝置12，司機(jī)可以輸入不同命令，為了激活或者休眠ACC控制模塊10的不同功能，并且尤其是為了輸入在自由行駛中希望控制的速度。調(diào)節(jié)器14把希望的速度與由一個(gè)未圖示的速度傳感器所測量的汽車實(shí)際速度V進(jìn)行比較，并且通過輸出單元16干涉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18，并且一旦需要也可干涉汽車的制動(dòng)系統(tǒng)20，以便將速度調(diào)節(jié)到希望的速度。
例如以角度分辨雷達(dá)傳感器形式的定位系統(tǒng)22，測定在汽車前部地帶的靜止的和移動(dòng)的物體的方位，并且將所測量物體的測量距離、相對速度和方位角報(bào)告給選擇裝置24。根據(jù)數(shù)據(jù)，當(dāng)物體的相對速度與汽車自身的實(shí)際速度V一致時(shí)，物體被識(shí)別出是靜止的。在只在確定的最低速度Vmin之上被激活的ACC方法中，靜止物體不被理睬。根據(jù)距離和角度數(shù)據(jù)，選擇裝置24對于每個(gè)物體檢查，物體是否處在確定的、近似地代表了汽車自身行駛車道的寬度和走向的行駛輪胎之內(nèi)或者之外。當(dāng)至少一個(gè)移動(dòng)的物體被測到其方位在行駛輪胎之內(nèi)時(shí)，那么在有多個(gè)物體的情況下，這個(gè)具有最小距離的物體就被選作為控制距離的目標(biāo)物體。這個(gè)目標(biāo)物體的距離和相對速度的數(shù)據(jù)被傳送給調(diào)節(jié)器14，調(diào)節(jié)器根據(jù)這些數(shù)據(jù)改變汽車的速度，使其以確定的、在一定的極限內(nèi)可由司機(jī)選擇的時(shí)間空隙跟隨目標(biāo)物體。
當(dāng)汽車的速度未超過最低速度Vmin時(shí)，ACC方法被休眠，并且司機(jī)收到一個(gè)聲學(xué)的或者光學(xué)的報(bào)告，這個(gè)功能不能使用。那么司機(jī)要么自己進(jìn)行汽車的控制，要么激活在調(diào)節(jié)器14中已執(zhí)行的低速行駛功能，例如激活一個(gè)停走功能，它在較低的速度范圍直到速度為0也隨時(shí)可使用，此外當(dāng)在前面行駛的汽車停住時(shí)，它允許汽車進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。然而如在下面還要詳細(xì)說明的，停走功能只在確定的極限速度V_極限之下隨時(shí)可使用，它在一定的極限之內(nèi)是變化的。ACC方法的最低速度Vmin優(yōu)選是處在低速行駛功能極限速度V_極限變化范圍之內(nèi)或者之下，以使其存在一個(gè)確定的重疊區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域中兩個(gè)功能都可隨時(shí)提供使用。
當(dāng)選擇裝置24選擇了一個(gè)控制距離的目標(biāo)物體時(shí)，那么在識(shí)別裝置26中特征位F設(shè)定為1。如果目標(biāo)物體消失了，或者一開始就不存在目標(biāo)物體，那么特征位F設(shè)定為0。通過這種方式識(shí)別裝置26可以區(qū)別跟隨行駛(F＝1)和自由行駛(F＝0)。這一信息在確定裝置28中用于確定低速行駛、或者停走功能各自的極限速度V_極限。這個(gè)極限速度被傳遞給調(diào)節(jié)器14，并且當(dāng)?shù)退傩旭偣δ鼙患せ顣r(shí)，替代或者限制由司機(jī)選出的希望的速度。當(dāng)汽車的實(shí)際速度V位于極限速度V_極限之上時(shí)，為此將通過合適的顯示通知司機(jī)，低速行駛功能未被激活，或者汽車被自動(dòng)減速到V_極限。
在自由行駛中，極限速度V_極限的值為V0，它形成了極限速度變化范圍的下限，例如40km/h。而在跟隨行駛(F＝1)中，如在圖2中所示，極限速度V_極限依賴于目標(biāo)物體的距離D，是一個(gè)單調(diào)下降函數(shù)。在近的距離D時(shí)，V_極限在變化范圍的上限的值為V1，例如50km/h。在中等距離D時(shí)，V_極限在所示的例子中線性地持續(xù)減少到值V0。在距離還較大時(shí)，V_極限保持在值V0上不變。這種考慮以該函數(shù)變化為基礎(chǔ)，靜止的或者非常緩慢的物體，它在低速行駛方法中同樣被視為是可能的障礙物，那么相對于跟蹤的目標(biāo)物體距離越近，作為真實(shí)的障礙物的識(shí)別就越容易和越可靠，或者作為無關(guān)緊要的物體就可確定不予理睬。例如選擇裝置24是這樣設(shè)計(jì)的，測量距離大于(在前面行駛的汽車)目標(biāo)物體距離D的靜止物體被視為是無關(guān)緊要的不予理睬。同樣正巧被在前面行駛的汽車越過的靜止的物體也可以被歸入無關(guān)緊要的一類。那么作為真正靜止的障礙物基本上只剩下這種物體了，當(dāng)在前面行駛的汽車經(jīng)過這個(gè)物體的位置之后，該物體第一次被定位系統(tǒng)抓住。例如對此比方說是突然從一條橫向的馬路上駛過來的汽車，或者是一輛?？康钠囃蝗淮蜷_的司機(jī)車門。在一個(gè)細(xì)化的選擇程序中也可以考慮到，在前面行駛的汽車是否以速度變化或者轉(zhuǎn)向繞行對于想象的障礙物作出反應(yīng)。在自身的汽車和目標(biāo)物體之間的距離D越小，所有這些準(zhǔn)則就越可靠。
在圖3中借助于流程框圖解釋裝置的工作原理。
在步驟S1中，識(shí)別裝置26根據(jù)由選擇裝置24提供的信息，檢查是否存在或者不存在跟隨行駛。當(dāng)不存在跟隨行駛時(shí)，在步驟S2中特征位F確定為0。否則在步驟S3中特征位F被確定為1，并且要讀取所選擇目標(biāo)物體的測量距離D。然后跟著在兩種情況下，在步驟S4中根據(jù)特征位F的狀態(tài)和測量的距離D，按照在圖2中所示的相互關(guān)系，以及在根據(jù)到目前為止的V_極限值(限制的變化率)，進(jìn)行極限速度V_極限的計(jì)算。然后在步驟S5中檢查，低速行駛功能“停走”是否是激活的。當(dāng)其未被激活時(shí)，返回到步驟S1，并且循環(huán)重復(fù)前面所描述的步驟。當(dāng)在步驟S5中的提問得到肯定的答案時(shí)，將在步驟S6中檢查汽車的實(shí)際速度V是否大于V_極限加上一定的公差范圍Δ。當(dāng)是否定的情況時(shí)，在步驟S7中計(jì)算的極限速度將被傳遞給調(diào)節(jié)器14。如果由司機(jī)通過輸入裝置12選出的希望速度大于V_極限，則希望速度被限制在V_極限上。同樣將防止司機(jī)事后輸入比V_極限更大的希望速度。因此只要低速行駛功能是激活的，就保證了汽車的速度不大于V_極限。緊接著由步驟S7返回到步驟S1，并且循環(huán)重復(fù)所描述的步驟。
當(dāng)司機(jī)試圖激活低速行駛方法時(shí)，雖然實(shí)際速度還沒有減少到V_極限以下，或者當(dāng)司機(jī)用油門踏板過度激勵(lì)速度控制時(shí)，那么例如可能發(fā)生實(shí)際速度V大于V_極限+Δ的情況。在這種情況下，在步驟S8中出現(xiàn)給司機(jī)的相應(yīng)提示輸出。然后也返回到步驟S1。當(dāng)V_極限由于失去目標(biāo)物體被減小時(shí)，那么在持續(xù)重復(fù)進(jìn)行的步驟S4中它的減小進(jìn)行的要緩慢，以使調(diào)節(jié)器14總是能夠跟蹤在步驟S7中的變化，并且不放棄公差范圍Δ。
當(dāng)較低的極限速度V_極限有效時(shí)，那么由司機(jī)通過輸入裝置12輸入的希望速度首先繼續(xù)保持存儲(chǔ)。然后在從自由行駛過渡到跟隨行駛時(shí)，極限速度可以提高到最初由司機(jī)選擇的希望速度，然而最高到V1。
權(quán)利要求
1.在汽車中用于控制速度和距離的裝置，帶有用于測定在汽車前部地帶的物體方位的定位系統(tǒng)(22)，用于選出一個(gè)測定了方位的物體作為控制距離的目標(biāo)物體的調(diào)節(jié)器(14)和選擇裝置(24)，并且具有只在極限速度(V-極限)之下有用的低速行駛功能，在該功能中，選擇裝置(24)把擴(kuò)大種類的物體歸入可能的障礙物，其特征在于，包括一個(gè)用于識(shí)別跟隨行駛的識(shí)別裝置(26)，其中在前面行駛的汽車被作為目標(biāo)物體被跟隨，并且包括一個(gè)根據(jù)識(shí)別裝置識(shí)別出的行駛狀態(tài)確定極限速度(V-極限)的確定裝置(28)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，低速行駛功能是一種可以使汽車進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)的功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的裝置，其特征在于，當(dāng)識(shí)別裝置(26)未識(shí)別出跟隨行駛時(shí)，在自由行駛中極限速度(V-極限)具有確定值(V0)，而在跟隨行駛中具有更高的值(V1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，確定裝置(28)在識(shí)別裝置(26)識(shí)別出行駛狀態(tài)的變化時(shí)使極限速度(V-極限)逐漸地以限制的變化率由確定值(V0)變化到更高的值(V1)，或者反過來。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的裝置，其特征在于，在跟隨行駛中，極限速度(V-極限)是目標(biāo)物體測量距離(D)的單調(diào)下落函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，為了到目標(biāo)物體的距離(D)大，極限速度(V-極限)降低到為自由行駛確定的值(V0)。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，選擇裝置(24)在激活的低速行駛功能中也處理靜止的物體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，選擇裝置(24)對于判定在跟隨行駛中，一個(gè)靜止的物體是否是一個(gè)重要的障礙物，要分析在靜止物體的定位數(shù)據(jù)和跟隨目標(biāo)物體的定位數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。
全文摘要
在汽車中用于控制速度和距離的裝置，帶有用于測定在汽車前部地帶的物體方位的定位系統(tǒng)(22)，用于選出一個(gè)測定了方位的物體作為控制距離的目標(biāo)物體的調(diào)節(jié)器(14)和選擇裝置(24)，并且具有只在極限速度(V_極限)之下有用的低速行駛功能，在該功能中，選擇裝置(24)把擴(kuò)大種類的物體歸入可能的障礙物，以用于識(shí)別跟隨行駛的識(shí)別裝置(26)為特征，其中在前面行駛的汽車被作為目標(biāo)物體被跟隨，和一個(gè)根據(jù)識(shí)別裝置識(shí)別出的行駛狀態(tài)確定極限速度(V_極限)的確定裝置(28)。
文檔編號(hào)B60W30/16GK1780746SQ200480011685
公開日2006年5月31日 申請日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月30日
發(fā)明者G·布羅伊希勒, H·溫納 申請人:羅伯特.博世有限公司