本發(fā)明涉及車輛控制領(lǐng)域，特別是涉及一種用于車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制方法和控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著車輛技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)逐步得到了生產(chǎn)和應(yīng)用。

現(xiàn)有的自動(dòng)駕駛汽車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，是由自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的規(guī)劃控制系統(tǒng)根據(jù)感知定位結(jié)果計(jì)算期望的車輛轉(zhuǎn)彎半徑，對方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)角控制使之轉(zhuǎn)動(dòng)到確定位置。

現(xiàn)有的汽車eps電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是根據(jù)駕駛員對方向盤的操作施加轉(zhuǎn)向助力力矩，幫助駕駛員以較小的力矩轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明人分析得到，現(xiàn)有自動(dòng)駕駛汽車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，無論采用力矩控制還是轉(zhuǎn)角控制的方式，最終都以控制方向盤達(dá)到期望轉(zhuǎn)角作為目標(biāo)，因此當(dāng)駕駛員想介入駕駛過程時(shí)，必須與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)發(fā)生沖突，從機(jī)器手中搶奪方向盤的控制權(quán)，這并不是一種理想的人工駕駛與自動(dòng)駕駛的切換方式。這意味著該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)只能夠獨(dú)立工作，無法與人類駕駛員協(xié)同完成轉(zhuǎn)向工作。這是因?yàn)?，在傳統(tǒng)技術(shù)中，當(dāng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的期望轉(zhuǎn)角與人類駕駛員的期望轉(zhuǎn)角發(fā)生沖突時(shí)，或者自動(dòng)駕駛系統(tǒng)會(huì)盡量使方向盤達(dá)到期望轉(zhuǎn)角(這意味著與人類駕駛員的操作不同)，或者會(huì)導(dǎo)致退出自動(dòng)駕駛狀態(tài)(這意味著人工干預(yù)奪回車輛控制權(quán))。

而現(xiàn)有的汽車eps電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅僅依靠駕駛員的輸入對駕駛員進(jìn)行助力操作，無法實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的自動(dòng)駕駛功能。

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提出一種全新的用于車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制方法和控制系統(tǒng)，使駕駛員與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)共同參與駕駛過程。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制方法，具體包括：

首先為車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角計(jì)算步驟，基于自動(dòng)規(guī)劃控制運(yùn)算得到車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角信息；

其次為檢測駕駛員操作方向盤的步驟，檢測駕駛員是否對方向盤施加了有效轉(zhuǎn)矩；

再次為自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定步驟，在檢測到駕駛員對方向盤施加了有效轉(zhuǎn)矩時(shí)，計(jì)算駕駛員控制的方向盤所處轉(zhuǎn)角與車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角之間的偏差，并根據(jù)兩者的偏差確定自動(dòng)駕駛意圖提示力矩，該自動(dòng)駕駛意圖提示力矩將被施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上。

進(jìn)一步地，在根據(jù)兩者的偏差確定自動(dòng)駕駛意圖提示力矩步驟中，具體包括：

當(dāng)駕駛員控制的方向盤所處轉(zhuǎn)角與車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角之間的偏差越大，即確定越大的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩，且自動(dòng)駕駛意圖提示力矩與駕駛員需要提供的力矩的方向相反，從而偏差越大，駕駛員需要提供的力矩越大。

進(jìn)一步地，在駕駛員對方向盤施加有效轉(zhuǎn)矩的情況下，對方向盤施加的轉(zhuǎn)向力矩包括：駕駛員的轉(zhuǎn)向力矩、汽車轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向力矩和所述自動(dòng)駕駛意圖提示力矩。

進(jìn)一步地，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩τc通過如下公式來確定：

τc＝-sig(τdrtver)·f(fabs(δβ))

其中，δβ由下式?jīng)Q定：

δβ＝βe-βdriver

其中τdriver指示駕駛員當(dāng)前施加的力矩，βe指示自動(dòng)駕駛期望轉(zhuǎn)角,βdriver指示方向盤所處轉(zhuǎn)角，sig(τdriver)表示駕駛員當(dāng)前施加的力矩的方向；

f是δβ絕對值的正相關(guān)函數(shù)，滿足條件：

其中τeps指示轉(zhuǎn)向助力力矩。

進(jìn)一步地，還包括判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作的可信狀態(tài)的步驟，具體包括：

當(dāng)判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作處于高可靠性狀態(tài)時(shí)，將在自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定步驟中，增加根據(jù)兩者的偏差確定由轉(zhuǎn)向控制器輸出的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩；

當(dāng)判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作處于低可靠性狀態(tài)時(shí)，將在自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定步驟中，減小根據(jù)兩者的偏差確定由轉(zhuǎn)向控制器輸出的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩。

進(jìn)一步地，判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作的可信狀態(tài)的方法，是依據(jù)當(dāng)前自動(dòng)駕駛道路環(huán)境的復(fù)雜程度和光照條件的惡劣程度。

進(jìn)一步地，在檢測駕駛員操作方向盤的步驟中，當(dāng)檢測到駕駛員對方向盤未施加有效轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)向控制器將對方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)角控制，使其達(dá)到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的期望轉(zhuǎn)角。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種汽車轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括：

車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角計(jì)算單元，基于自動(dòng)規(guī)劃控制運(yùn)算得到車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角信息；

駕駛員操作檢測單元，檢測駕駛員是否對方向盤施加了有效轉(zhuǎn)矩；

自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元，在檢測到駕駛員對方向盤施加了有效轉(zhuǎn)矩時(shí)，計(jì)算駕駛員控制的方向盤所處轉(zhuǎn)角與車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角之間的偏差，并根據(jù)兩者的偏差確定自動(dòng)駕駛意圖提示力矩，該自動(dòng)駕駛意圖提示力矩將被施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上。

進(jìn)一步地，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元確定的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩包括：

當(dāng)偏差越大，即確定越大的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩，且自動(dòng)駕駛意圖提示力矩與駕駛員需要提供的力矩的方向相反，從而偏差越大，駕駛員需要提供的力矩越大。

進(jìn)一步地，在駕駛員對方向盤施加有效轉(zhuǎn)矩的情況下，對方向盤施加的驅(qū)動(dòng)力矩包括：駕駛員施加的轉(zhuǎn)向力矩、汽車轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)施加的助力轉(zhuǎn)向力矩和所述自動(dòng)駕駛意圖提示力矩。

進(jìn)一步地，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元通過如下公式來確定所述自動(dòng)駕駛意圖提示力矩τc：

τc＝-sig(τdrtver)·f(fabs(δβ))

其中，δβ由下式?jīng)Q定：

δβ＝βe-βddriver

其中τdriver指示駕駛員當(dāng)前施加的力矩，βe指示自動(dòng)駕駛期望轉(zhuǎn)角,βdriver指示方向盤轉(zhuǎn)角，sig(τdriver)表示駕駛員當(dāng)前施加的力矩的方向；

f是δβ絕對值的正相關(guān)函數(shù)，滿足條件：

其中τeps指示轉(zhuǎn)向助力力矩。

進(jìn)一步地，還包括自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷單元，用于判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作的可信狀態(tài)，具體包括：

當(dāng)判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作處于高可靠性狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元增加根據(jù)兩者的偏差確定由轉(zhuǎn)向控制器輸出的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩；

當(dāng)判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作處于低可靠性狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元減小根據(jù)兩者的偏差確定由轉(zhuǎn)向控制器輸出的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩。

進(jìn)一步地，判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作的可信狀態(tài)的方法為依據(jù)當(dāng)前自動(dòng)駕駛道路環(huán)境的復(fù)雜程度和光照條件的惡劣程度來判斷。

進(jìn)一步地，還包括自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制單元，在駕駛員操作檢測單元檢測到駕駛員對方向盤未施加有效轉(zhuǎn)矩時(shí)，對方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)角控制，使其達(dá)到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的期望轉(zhuǎn)角。

本發(fā)明實(shí)施例的車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制方法和控制系統(tǒng)，與傳統(tǒng)eps電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，可以根據(jù)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果考察駕駛員操作是否與自動(dòng)駕駛期望一致，并根據(jù)不一致的程度來確定要施加的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩，從而能夠向駕駛員提示自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向意圖，而不是如eps電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)那樣僅依據(jù)駕駛員的操作來被動(dòng)對對駕駛員操作進(jìn)行助力操作；與現(xiàn)有自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)相比，可以通過自動(dòng)駕駛意圖提示力矩變化影響駕駛員需施加的力矩，從而提示人類駕駛員自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向意圖，但保證人類駕駛員與自動(dòng)駕駛共同存在，而避免傳統(tǒng)的因駕駛員轉(zhuǎn)向意圖與自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向意圖不同導(dǎo)致的沖突或者退出自動(dòng)駕駛狀態(tài)。

本發(fā)明的轉(zhuǎn)向控制方法和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，根據(jù)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)計(jì)算的期望方向盤轉(zhuǎn)角通過改變力矩方式對人的駕駛操作產(chǎn)生影響。不會(huì)強(qiáng)行改變駕駛員轉(zhuǎn)向操作，但是可以為駕駛員提示來自自動(dòng)駕駛的推薦駕駛行為，同時(shí)，在大部分情況下可以使駕駛員以近乎零操作的方式參與轉(zhuǎn)向控制過程，提高了駕駛過程的安全性和舒適性。

附圖說明

從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的這些和/或其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚并更容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制方法的流程圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制單元的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)300的示意性結(jié)構(gòu)框圖。

圖4示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制方法的總體流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)100的示意結(jié)構(gòu)框圖。

轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)100包括以下單元：駕駛員操作檢測單元110、車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角計(jì)算單元120、自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元130。

可選地，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)100還可以包括轉(zhuǎn)向力矩施加單元140。

駕駛員操作檢測單元110配置為檢測駕駛員是否對方向盤施加了有效轉(zhuǎn)矩。

一般地，方向盤上有力矩傳感器，當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)力矩傳感器會(huì)檢測到力矩輸入，此時(shí)認(rèn)為駕駛員在操作方向盤，即對方向盤施加了有效轉(zhuǎn)矩，反之如果力矩傳感器沒有檢測到力矩輸入，則認(rèn)為駕駛員沒有操作方向盤，即沒有對方向盤施加有效力矩。

車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角計(jì)算單元120，配置為基于自動(dòng)規(guī)劃控制運(yùn)算得到車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角信息。

例如，基于根據(jù)感知和定位輸入進(jìn)行規(guī)劃控制運(yùn)算，得到車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角。

自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元130，配置為：在檢測到駕駛員對方向盤施加了有效轉(zhuǎn)矩時(shí)，計(jì)算駕駛員控制的方向盤所處轉(zhuǎn)角與車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角之間的偏差，并根據(jù)兩者的偏差確定自動(dòng)駕駛意圖提示力矩，該自動(dòng)駕駛意圖提示力矩將被施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上。

在一個(gè)示例中，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元130在用于確定自動(dòng)駕駛意圖提示力矩時(shí)，駕駛員控制的方向盤所處轉(zhuǎn)角與車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角之間的偏差越大，那么自動(dòng)駕駛意圖將提示越大的力矩，并且該自動(dòng)駕駛意圖提示的力矩與駕駛員需要提供的力矩的方向相反，從而駕駛員需要提供的力矩越大。由此，這樣當(dāng)駕駛員操作方向盤過程中，隨著方向盤逐漸接近車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角，將會(huì)感覺越來越省力，因此能夠體會(huì)到自己的駕駛過程與自動(dòng)駕駛控制意圖是一致的；反之在方向盤轉(zhuǎn)角逐漸偏離期望方向盤轉(zhuǎn)角時(shí)，會(huì)感覺越來越吃力，因此能夠體會(huì)到自己的駕駛過程與自動(dòng)駕駛控制意圖是相反的。

在駕駛員意識到自動(dòng)駕駛控制意圖后，可以判斷自己是否先前操作失誤，如果確認(rèn)自己操作失誤，可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；如果確認(rèn)自己的操作并未失誤，則可以例如不理會(huì)自動(dòng)駕駛控制意圖，繼續(xù)按原計(jì)劃執(zhí)行操作或者可以暫時(shí)關(guān)閉自動(dòng)駕駛控制(例如車輛上可以提供退出自動(dòng)駕駛控制的選項(xiàng)按鈕)，專心按駕駛員自己意圖來駕駛車輛。

傳統(tǒng)的eps電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)向的力矩由駕駛員的轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向力矩組成。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，當(dāng)檢測到駕駛員對方向盤施加有效力矩時(shí)，通過施加自動(dòng)駕駛意圖提示力矩的方式使自動(dòng)駕駛系統(tǒng)與駕駛員共同參與轉(zhuǎn)向過程。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在駕駛員對方向盤施加有效轉(zhuǎn)矩的情況下，轉(zhuǎn)向力矩施加單元140對方向盤施加的驅(qū)動(dòng)力矩包括：駕駛員施加的轉(zhuǎn)向力矩、汽車轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)eps施加的助力轉(zhuǎn)向力矩和自動(dòng)駕駛意圖提示力矩。

即此時(shí)的轉(zhuǎn)向力矩由下式(1)確定：

τ＝τdriver+τeps+τc(1)

其中，τdriver是駕駛員轉(zhuǎn)向力矩，τeps是eps轉(zhuǎn)向助力力矩，τc是自動(dòng)駕駛意圖提示力矩。

規(guī)定方向盤轉(zhuǎn)角為零時(shí)力矩為零，逆時(shí)針力矩為正數(shù)，順時(shí)針力矩為負(fù)數(shù)。

在一個(gè)示例中，通過下述公式(2)來確定自動(dòng)駕駛意圖提示力矩τc：

τc＝-sig(τdriver)·f(fabs(δβ))(2)

其中，δβ由下式(3)決定：

δβ＝βe-βdriver(3)

其中τdriver指示駕駛員當(dāng)前施加的力矩，βe指示自動(dòng)駕駛期望轉(zhuǎn)角,βdriver指示方向盤所處轉(zhuǎn)角，sig(τdriver)表示駕駛員當(dāng)前施加的力矩的方向；

f是δβ絕對值的正相關(guān)函數(shù)，滿足條件(4)：

其中τeps指示轉(zhuǎn)向助力力矩，fabs(τc)表示τc的絕對值。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，增加自動(dòng)駕駛意圖提示力矩后，該系統(tǒng)帶給駕駛員的感覺是，控制方向盤向自動(dòng)駕駛系統(tǒng)期望方向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)更加省力，而控制方向盤向自動(dòng)駕駛系統(tǒng)期望方向盤轉(zhuǎn)角的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)更加費(fèi)力。

在一個(gè)示例中，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩策略除了考慮駕駛員操作與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)期望轉(zhuǎn)角間的偏差之外，還考慮自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的工作狀態(tài)，根據(jù)自動(dòng)駕駛狀態(tài)的可信程度改變自動(dòng)駕駛意圖提示力矩幅度，進(jìn)而改變機(jī)器駕駛在駕駛過程中的參與程度。下面結(jié)合圖2對考慮了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的工作狀態(tài)來確定自動(dòng)駕駛意圖提示力矩的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)進(jìn)行描述。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的考慮了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的工作狀態(tài)來確定自動(dòng)駕駛意圖提示力矩的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示，與圖1的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)100相比，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)200除了駕駛員操作檢測單元210、車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角計(jì)算單元220、自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元230，以及可選的轉(zhuǎn)向力矩施加單元240外，還包括自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷單元250。駕駛員操作檢測單元210、車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角計(jì)算單元220和轉(zhuǎn)向力矩施加單元240的功能和工作原理與圖1的對應(yīng)單元類似，這里不再贅述，下面重點(diǎn)描述駕駛系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷單元250和自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元230。

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷單元250配置為判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作的可信狀態(tài)。例如，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷單元250可以結(jié)合車輛所處的周圍環(huán)境(地理、天氣、照明等等)和/或駕駛員給出的反饋等判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作的可信狀態(tài)。

例如，如果自動(dòng)駕駛系統(tǒng)檢測到當(dāng)前環(huán)境復(fù)雜或光照條件惡劣，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷單元250認(rèn)為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)大概率處于低可靠性工作狀態(tài)。反之，如果自動(dòng)駕駛系統(tǒng)檢測到當(dāng)前環(huán)境簡單而且光照條件良好，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷單元250認(rèn)為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)處于高可靠性工作狀態(tài)時(shí)。

在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷單元250認(rèn)為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)大概率處于低可靠性工作狀態(tài)的情況下，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元230可以減小(下調(diào))自動(dòng)駕駛意圖提示力矩的幅值，此時(shí)系統(tǒng)接近于傳統(tǒng)的eps電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。反之，在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷單元250認(rèn)為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)大概率處于低可靠性工作狀態(tài)的情況下，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定單元230可以增加自動(dòng)駕駛意圖提示力矩的幅值，為駕駛員轉(zhuǎn)向操作提供明顯的增強(qiáng)駕駛觸感。

在一個(gè)示例中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)還包括自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制單元，用于在駕駛員操作檢測單元沒有檢測到駕駛員操作方向盤時(shí)，即對方向盤沒有施加有效轉(zhuǎn)矩時(shí)，對方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)角控制，使其達(dá)到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的期望轉(zhuǎn)角，此時(shí)與傳統(tǒng)的自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)功能一致。

圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制單元的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)300的示意性結(jié)構(gòu)框圖。

與圖2的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)200，圖3的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)300還包括自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制單元360，自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制單元360接收駕駛員操作檢測單元310的監(jiān)測結(jié)果，并在駕駛員操作檢測單元310沒有檢測到駕駛員操作方向盤時(shí)，即對方向盤沒有施加有效轉(zhuǎn)矩時(shí)，控制轉(zhuǎn)向力矩施加單元340對方向盤進(jìn)行施加為達(dá)到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)確定的車輛期望方向轉(zhuǎn)角所對應(yīng)的力矩，使其達(dá)到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的期望轉(zhuǎn)角，此時(shí)轉(zhuǎn)向力矩施加單元340施加的力矩不包含前面所述的駕駛員施加的力矩、eps助力力矩和自動(dòng)駕駛意圖提示力矩。

下面結(jié)合圖4描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、與上述轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)協(xié)同工作的轉(zhuǎn)向控制方法。

圖4示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制方法的總體流程圖。

如圖4所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制方法，包括步驟s410至步驟s430。

在步驟s410中，基于自動(dòng)規(guī)劃控制運(yùn)算得到車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角信息。

在步驟s420中，檢測駕駛員是否對方向盤施加了有效轉(zhuǎn)矩。

在步驟s430中，在檢測到駕駛員對方向盤施加了有效轉(zhuǎn)矩時(shí)，計(jì)算駕駛員控制的方向盤所處轉(zhuǎn)角與車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角之間的偏差，并根據(jù)兩者的偏差確定自動(dòng)駕駛意圖提示力矩，該自動(dòng)駕駛意圖提示力矩將被施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)向控制方法，當(dāng)檢測到駕駛員對方向盤施加有效力矩時(shí)，將通過自動(dòng)駕駛意圖提示力矩施加方式使自動(dòng)駕駛系統(tǒng)與駕駛員共同參與轉(zhuǎn)向過程。

在一個(gè)示例中，在步驟s430中，在根據(jù)駕駛員控制的方向盤所處轉(zhuǎn)角與車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角之間的偏差確定自動(dòng)駕駛意圖提示力矩時(shí)，當(dāng)駕駛員控制的方向盤所處轉(zhuǎn)角與車輛期望方向盤轉(zhuǎn)角之間的偏差越大時(shí)，確定越大的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩，并且該自動(dòng)駕駛意圖提示的力矩與駕駛員需要提供的力矩的方向相反，從而駕駛員需要提供的力矩越大。

具體講，對方向盤施加的轉(zhuǎn)向力矩包括：駕駛員的轉(zhuǎn)向力矩、汽車轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向力矩和自動(dòng)駕駛意圖提示力矩。即此時(shí)的轉(zhuǎn)向力矩τ由下式確定：

τ＝τdriver+τeps+τc

其中，τdriver是駕駛員轉(zhuǎn)向力矩，τeps是轉(zhuǎn)向助力力矩，τc是自動(dòng)駕駛意圖提示力矩。規(guī)定方向盤轉(zhuǎn)角為零時(shí)力矩為零，逆時(shí)針力矩為正數(shù)，順時(shí)針力矩為負(fù)數(shù)。而補(bǔ)償力矩即自動(dòng)駕駛意圖提示力矩τc的計(jì)算公式由下式確定：

τc＝-sig(τdriver)·f(fabs(δβ))

其中，δβ由下式?jīng)Q定：

δβ＝βe-βdriver

其中τdriver指示駕駛員當(dāng)前施加的力矩，βe指示自動(dòng)駕駛期望轉(zhuǎn)角,βdriver指示方向盤所處轉(zhuǎn)角，sig(τdriver)表示駕駛員當(dāng)前施加的力矩的方向；

f是δβ絕對值的正相關(guān)函數(shù)，滿足條件：

其中τeps指示轉(zhuǎn)向助力力矩，fabs(τc)表示τc的絕對值。

需要說明的是，在某一時(shí)刻，為進(jìn)行轉(zhuǎn)向，所需要的轉(zhuǎn)向力矩τ是確定的，是由地面反饋的阻力力矩決定的；而自動(dòng)駕駛意圖提示力矩與駕駛員力矩方向相反，由此在自動(dòng)駕駛意圖提示力矩大(方向盤轉(zhuǎn)角和車輛期望轉(zhuǎn)角間偏差大)時(shí)，就需要更大的駕駛員力矩，以得到需要的轉(zhuǎn)向力矩τ，隨著方向盤轉(zhuǎn)角的變化，方向盤轉(zhuǎn)角和車輛期望轉(zhuǎn)角間偏差變化，由此自動(dòng)駕駛意圖提示力矩變化，由此駕駛員需要提供的力矩也變化，這樣就能夠起到向駕駛員提供自動(dòng)駕駛意圖的目的。

由上述公式和分析可以清楚看出，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)向控制方法，增加自動(dòng)駕駛意圖提示力矩之后，帶給駕駛員的感覺就是，控制方向盤向自動(dòng)駕駛系統(tǒng)期望方向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)更加省力，而控制方向盤向自動(dòng)駕駛系統(tǒng)期望方向盤轉(zhuǎn)角的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)更加費(fèi)力。

例如，假設(shè)根據(jù)當(dāng)前方向盤轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)向總力矩為4nm(牛頓米)，其中助力轉(zhuǎn)向力矩3nm，當(dāng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)不啟動(dòng)時(shí)，駕駛員提供額外的力矩1nm。當(dāng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)啟動(dòng)后，如果自動(dòng)駕駛系統(tǒng)期望轉(zhuǎn)角與駕駛員轉(zhuǎn)角之間的偏差δβ為5度時(shí)，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩τc為-1nm，則此時(shí)駕駛員需要提供的轉(zhuǎn)矩為2nm。當(dāng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)期望轉(zhuǎn)角與駕駛員轉(zhuǎn)角之間的偏差δβ增加到10度時(shí)，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩τc為-3nm，則此時(shí)駕駛員需要提供的轉(zhuǎn)矩變?yōu)?nm，所以，駕駛員需要為維持當(dāng)前轉(zhuǎn)角提供更大的轉(zhuǎn)向力矩?？梢?，當(dāng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)期望轉(zhuǎn)角與駕駛員轉(zhuǎn)角之間的偏差δβ時(shí)，此時(shí)駕駛員會(huì)覺得費(fèi)力，由此能夠意識到自己當(dāng)前操作與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)期望之間的不一致。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)向控制方法，在一個(gè)示例中，自動(dòng)駕駛意圖提示力矩確定策略除了考慮駕駛員操作與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)期望轉(zhuǎn)角間的偏差之外，還考慮自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

例如，可以依據(jù)當(dāng)前自動(dòng)駕駛道路環(huán)境的復(fù)雜程度和光照條件的惡劣程度來判斷自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作的可信狀態(tài)。例如，如果自動(dòng)駕駛系統(tǒng)檢測到當(dāng)前環(huán)境復(fù)雜或光照條件惡劣，可以認(rèn)為自身可能處于低可靠性工作狀態(tài)下，此時(shí)減小自動(dòng)駕駛意圖提示力矩的幅值，此時(shí)系統(tǒng)接近于傳統(tǒng)的eps電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。反之，如果自動(dòng)駕駛系統(tǒng)檢測到當(dāng)前環(huán)境簡單而且光照條件良好，認(rèn)為自身處于高可靠性工作狀態(tài)時(shí)，將增加自動(dòng)駕駛意圖提示力矩的幅值，為駕駛員轉(zhuǎn)向操作提供明顯的增強(qiáng)駕駛觸感。

本實(shí)施例的轉(zhuǎn)向控制方法中，當(dāng)沒有檢測到駕駛員操作方向盤時(shí)，即駕駛員對方向盤沒有施加有效轉(zhuǎn)矩時(shí)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)角控制，使其達(dá)到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的期望轉(zhuǎn)角，此時(shí)與傳統(tǒng)的自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)功能一致。

本發(fā)明實(shí)施例的車輛自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向控制方法和控制系統(tǒng)，與傳統(tǒng)eps電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，可以根據(jù)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果考察駕駛員操作是否與自動(dòng)駕駛期望一致，并根據(jù)不一致的程度來確定要施加的自動(dòng)駕駛意圖提示力矩，從而能夠向駕駛員提示自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向意圖，而不是如eps電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)那樣僅依據(jù)駕駛員的操作來被動(dòng)對對駕駛員操作進(jìn)行助力操作；與現(xiàn)有自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)相比，可以通過自動(dòng)駕駛意圖提示力矩變化影響駕駛員需施加的力矩，從而提示人類駕駛員自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向意圖，但保證人類駕駛員與自動(dòng)駕駛共同存在，而避免傳統(tǒng)的因駕駛員轉(zhuǎn)向意圖與自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向意圖不同導(dǎo)致的沖突或者退出自動(dòng)駕駛狀態(tài)。

本發(fā)明的轉(zhuǎn)向控制方法和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，根據(jù)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)計(jì)算的期望方向盤轉(zhuǎn)角通過改變力矩方式對人的駕駛操作產(chǎn)生影響。不會(huì)強(qiáng)行改變駕駛員轉(zhuǎn)向操作，但是可以為駕駛員提示來自自動(dòng)駕駛的推薦駕駛行為，同時(shí)，在大部分情況下可以使駕駛員以近乎零操作的方式參與轉(zhuǎn)向控制過程，提高了駕駛過程的安全性和舒適性。

需要說明的是，本文中的車輛應(yīng)該做廣義理解，包括各種大中小型車輛，也包括水上交通工具、空中交通工具等。

需要說明的是，有關(guān)方法的有關(guān)步驟可以在車輛本地執(zhí)行，也可以在云端執(zhí)行，或者在本地和云端結(jié)合起來執(zhí)行。

需要說明的是，雖然在流程圖中有關(guān)步驟被按一定順序示出，但這并不表示這些步驟只能按照這樣的順序執(zhí)行，而是只要步驟之間不具有邏輯上的相互依賴關(guān)系，就可以按相反的順序執(zhí)行或者彼此并行執(zhí)行。

以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實(shí)施例。在不偏離所說明的各實(shí)施例的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。