[發明專利]一種協同式車道保持控制方法

無效

• 申請號: 201210210508.5
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102717825A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 羅禹貢;張海林;李克強;江青云;連小珉;王建強;楊殿閣;鄭四發
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D113/00;B62D119/00;B62D109/00;B62D133/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種汽車車道保持控制方法，特別是關于一種汽車主動安全控制用的基于電動轉向系統的協同式車道保持控制方法。

背景技術

目前，隨著汽車主動安全技術研究的不斷深入，電動轉向系統在車道保持控制方面的應用逐漸增多，基于電動轉向系統的車道保持控制研究也在不斷完善。目前關于此方面的研究大多將電動轉向系統作為車道保持系統的執行部件，忽略電動轉向系統的助力轉向功能。這種策略由于沒有考慮電動轉向系統的結構共用和控制協同問題，在一定程度上造成了硬件資源的浪費。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠兼顧汽車電動轉向系統主動車道保持功能和助力轉向功能的協同式車道保持控制方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種協同式車道保持控制方法，其包括以下步驟：1)采用車輛現有裝置構成一實時采集控制系統，該系統包括狀態觀測模塊、GPS單元、攝像頭單元、車載總線、轉矩傳感器、轉角傳感器、駕駛員操作狀態判斷模塊、助力轉向模塊、車道偏離判斷模塊、主動車道保持模塊、斜率限制模塊、脈寬調制模塊、電機和電動轉向系統；2）每當一個工作周期開始時，狀態觀測模塊實時獲取轉矩傳感器測得的駕駛員操作力矩T_d，傳送給駕駛員操作狀態判斷模塊，同時從GPS單元和攝像頭單元獲取路面環境信息，從車載總線上獲取車輛狀態參數傳送給車道偏離判斷模塊；3）駕駛員操作狀態判斷模塊根據接收到的駕駛員操作力矩T_d判斷駕駛員操作狀態：如果駕駛員在操作方向盤，轉至步驟4）；如果駕駛員未操作方向盤，轉至步驟5）；4）電動轉向系統工作在助力轉向模式，由助力轉向模塊輸出一電機控制電壓給斜率限制模塊，進入步驟7）；5）車道偏離判斷模塊根據接收到的路面環境信息和車輛狀態參數判斷車輛是否偏離車道：如果車輛偏離車道，轉至步驟6）；如果車輛未偏離車道，返回步驟2）；6）電動轉向系統工作在主動車道保持模式，由主動車道保持模塊輸出一電機控制電壓給斜率限制模塊，進入步驟7）；7）斜率限制模塊對接收到的電機控制電壓進行協調，并將協調結果輸出給脈寬調制模塊，轉換成脈寬調制信號，輸出給電機，驅動電動轉向系統工作。

上述步驟3）中，駕駛員操作狀態判斷模塊根據以下步驟判斷駕駛員操作狀態：

3.1）將駕駛員操作力矩T_d與設定的轉矩閾值α_T進行比較：

如果T_d大于α_T,判定駕駛員正在操作方向盤；

如果T_d小于α_T,進入步驟3.2）；

3.2）將T_d小于α_T狀態所持續的時間t與設定的時間閾值α_t進行比較：

如果t大于α_t,判定駕駛員未操作方向盤；

如果t小于等于α_t,判定駕駛員仍在操作方向盤。

上述步驟5）中，車道偏離判斷模塊根據以下步驟判斷車輛是否偏離車道：

5.1）根據路面環境信息與車輛狀態參數計算車輛跨道時間；

5.2）將車輛跨道時間與設定的時間閾值進行比較：

如果車輛跨道時間小于設定的時間閾值，判定車輛偏離車道；

如果車輛跨道時間大于等于設定的時間閾值，判定車輛未偏離車道。

上述步驟6）中，主動車道保持模塊利00用其內設置的駕駛員模型和PID控制器，通過以下步驟輸出電機控制電壓：

6.1）狀態觀測模塊將車輛目標軌跡和車輛實際軌跡傳送給駕駛員模型；

6.2）駕駛員模型根據車輛目標軌跡和車輛實際軌跡計算目標方向盤轉角，將其輸出給PID控制器；

6.3）PID控制器根據目標方向盤轉角與轉角傳感器采集的實際方向盤轉角的差值，計算相應的電機控制電壓，輸出。

上述車輛目標軌跡為路面環境信息中的車道中心線，車輛實際軌跡信息從車載總線上獲取。

上述步驟7）中，斜率限制模塊限制其接收到的電機控制電壓的斜率增長速率。