專利名稱：用于速度預警,尤其是用于機動車的彎道預警的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于執(zhí)行機動車的速度預警的方法和裝置，其中控制單元基于可預先給出的位于前方的路段部分的地圖數(shù)據(jù)來計算該路段的曲率，并由此計算并輸出最大速度作為推薦，其中最大速度的計算可由駕駛員影響。
背景技術(shù)：
例如，在DE102006028277A1中公開了一種這類的方法。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)熟知速度預警器，尤其是彎道預警器。彎道預警器預先計算車輛應以何最大速度駛過即前方的彎道并且向駕駛員輸出結(jié)果作為推薦，尤其是通過光學的顯示器。在彎道中實際行駛的或可行駛的速度通常取決于物理上可行的速度，同樣取決于環(huán)境因素，如街道狀況、街道走向的能見度以及駕駛員的駕駛方式，其中該物理上可行的速度通 過街道的幾何形狀，如曲率和街道寬度確定。參見例如DE4205979A1，該彎道臨界速度的計算常常以物理上限定的臨界速度為依據(jù)，根據(jù)橫向加速度a和彎道半徑R計算該臨界速度廠= 其中a主要由輪胎的摩擦值得出。科學研究，如1982年5月在交通事故(Der Verkehrsunfall)第5冊第97-99頁上由 K. H. Schimmelpfennig、N. Hebing 發(fā)表的 “Geschwindigkeiten bei kreisformigerKurvenfahrt StabilitatS _und Sicherheitsgrenze”表明，實際上并不會以物理上可行的臨界速度駛過彎道。環(huán)境因素和個人的駕駛方式顯然以一種難以解釋的方式在實際的駕駛行為中發(fā)揮作用。在所提及的論文中研究和分析了非常多的行駛。結(jié)果導出了該類型的公式V = c+b · In R,其中R表示彎道半徑、c和b分別表示回歸常數(shù)。然而，該已知的模型僅具有有限的說服力。其不能解釋為什么在高速公路上能夠達到比該公式允許的更高的彎道速度。沒有提供為什么速度僅以對數(shù)增長的解釋。由該公式所描述的模型的缺點還尤其明顯在于，對于直線路段，通過對數(shù)速度將可能增加至無窮。該已知的模型至今也不能描述最大彎道速度的封頂?；貧w常數(shù)總是僅對于具體的情景有效，也就是說依賴于各自的照明、街道寬度、天氣和很多其他的參數(shù)，且因此必須針對每個情景學習。因為沒有給出該些參數(shù)的根據(jù)，所以預測未知的情景的參數(shù)是不可能的。缺點還在于，該公式具有一個很寬的不確定區(qū)域。最后，哪些因素會改變回歸參數(shù)也不是很清楚?？偠灾摲浅Ｄ：慕Y(jié)論對彎道預警器的編程的支持很弱。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此背景，提出了根據(jù)獨立權(quán)利要求所述的、依據(jù)本發(fā)明的方法和裝置，由從屬權(quán)利要求以及說明書中得出本發(fā)明的其他的設計方案。依據(jù)本發(fā)明的方法中設計有，在計算第一最大速度時，以加至所述路段曲率的可能的偏差曲率的形式考慮所述可能出現(xiàn)的駕駛員的轉(zhuǎn)向偏差。本發(fā)明基于可信的、具有說服力的且易于通過考慮其他的方面拓展的彎道駕駛行為的模型的構(gòu)思，該模型含有很少的自由參數(shù)且適合于在機動車彎道預警器中簡單地實現(xiàn)。如此得出該模型，即車輛并不在理想的路線上行駛，而是圍繞理想的路線以附加的偏差曲率擺動。由此使得針對未知 的情景學習和預報最大速度或彎道速度成為可能。該彎道速度預警器或速度預警器不必總是重新學習整個情景。該方法同樣可應用于無限大的彎道半徑，即應用于直道情況。此處，通過考慮在該情況下真實出現(xiàn)的偏差曲率得到最大速度的封頂，以使得彎道預警在直的路段上同樣提供有意義的速度推薦。根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案，根據(jù)駕駛員的實際的轉(zhuǎn)向偏差導出可能的偏差曲率，其中借助于轉(zhuǎn)向角傳感器確定轉(zhuǎn)向偏差。能夠相應地以較少花費的方式確定該可能的偏差曲率并針對之后的情景學習該可能的偏差曲率。通過將駕駛員的例如根據(jù)可視的彎道區(qū)域得出的長期規(guī)劃引入至彎道預警，能夠有利地補充上述的改進方案。為此，本發(fā)明的改進方案提出，根據(jù)該改進方案由可視的彎道區(qū)域和用于準備之后的轉(zhuǎn)向行為的駕駛員典型的時間的商確定第二最大速度，且接下來確定并輸出第一和第二最大速度的最小值。作為對前述的改進方案的補充，在另一個特別有利的改進方案中，通過還考慮短期的轉(zhuǎn)向修正且將其應用于直的路段上，由尚可用于轉(zhuǎn)向修正運動的車道區(qū)域和對于轉(zhuǎn)向修正運動需要的駕駛員典型的反應時間的商確定第三最大速度，且接下來確定并輸出所確定的多個最大速度的最小值。


以下將根據(jù)實施例進一步闡述本發(fā)明。附圖中圖I示出了用于闡明用于幾何地導出可視的彎道區(qū)域的實施例的草圖；圖2示出了用于闡明用于幾何地導出條件，以便盡管有轉(zhuǎn)向修正運動也將機動車保持于車道內(nèi)的實施例的草圖；圖3示出了用于闡明依據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的方塊圖的示意圖；圖4示出了用于示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和根據(jù)本發(fā)明所計算的最大彎道速度的對比的圖；以及圖5示出了依據(jù)本發(fā)明的裝置的示意圖。
具體實施例方式彎道半徑將用于以下幾何的推導。曲率X定義為彎道半徑R的倒數(shù)，即R = 1/X。對于轉(zhuǎn)向行為，考慮曲率更簡單，因為曲率值能夠直接相加(方向盤的旋轉(zhuǎn)將在車輛的軌跡上引起額外的曲率)。這能夠通過簡單地加一個曲率X來描述。在開始時引用的已知的用于計算最大彎道速度的文獻中，始終根據(jù)通過地圖數(shù)據(jù)(必要時還通過彎道切割(Kurvenschneiden))得出的曲率進行計算。與之相反，依據(jù)本發(fā)明還將考慮由計算在內(nèi)的轉(zhuǎn)向行為得出的偏差曲率。因為當將與可能出現(xiàn)的駕駛員的轉(zhuǎn)向偏差相符的可能的偏差曲率加至根據(jù)地圖資料得出的彎道半徑時，當前的車輛速度必須仍低于物理允許的最高速度。能夠例如借助于轉(zhuǎn)向角傳感器確定可能出現(xiàn)的偏差曲率，且隨后學習所獲得的平均值。具體地，能夠記錄轉(zhuǎn)向角傳感器的一些測量值，接下來必要時根據(jù)單個轉(zhuǎn)向行為的評估(按照預定的標準該評估是否應當有關(guān))根據(jù)所記錄的測量值形成平均值，最后根據(jù)該平均值確定可能出現(xiàn)的偏差曲率。首先，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，根據(jù)關(guān)于最大橫向力a的橫向剛度確定最高速度。由此，根據(jù)下式得出物理上的最大彎道速度y =
O現(xiàn)通過將出自可能出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向偏差的偏差曲率加至實際的(即事實上待行駛的)·路段曲率上來修改該已知的公式，即
j -K = J---
X Km +
O根據(jù)該依據(jù)本發(fā)明的模型能夠向有經(jīng)驗的駕駛員推薦比沒有經(jīng)驗的駕駛員更高的速度，因為在為有經(jīng)驗的駕駛員的情況下，偏差曲率將更小。僅僅將該偏差曲率加入已知的公式已經(jīng)可以使得最大彎道速度不會增加到無窮。另一個為了實際地模型化彎道中的駕駛行為的創(chuàng)造性的考慮與以下知識有關(guān)，SP駕駛員僅能在可視的彎道區(qū)域內(nèi)規(guī)劃之后的駕駛行為。參見圖1，該可視的區(qū)域Ssidltbm能夠借助于環(huán)境采集系統(tǒng)測量。為此，視頻系統(tǒng)非常合適。替代地，也能夠根據(jù)地圖數(shù)據(jù)估算該可視的區(qū)域。參見圖1，當彎道半徑為R且車道寬度為B時，對于示出的圓弧形彎道的情形，能夠借助于簡單的幾何計算根據(jù)下式得出可視的區(qū)域S— = 2 ■ ^ B2。對于規(guī)劃或準備之后的、在可視的區(qū)域之后的駕駛行為，駕駛員需要典型的時間T0 Ssidltto越小，那么可以說當前的彎道越會阻礙駕駛員看向遠處的視野。因此，由長期規(guī)劃決定的最大彎道速度為V = ssidrtba/r。如果駕駛員熟悉該行駛路段，那么他需要實質(zhì)上更短的時間τ，來準備轉(zhuǎn)向行為。因此，在已知的路段上能夠以更高的彎道速度行駛。該方程也解釋了為什么在非常狹窄的彎道上比在開闊的地區(qū)行駛的更慢。也能夠通過諸如視頻、雷達的環(huán)境采集系統(tǒng)或者由地圖數(shù)據(jù)計算得出可視的路段Ssichtbart5同樣能夠?qū)W習針對未知的和已知的地區(qū)的準備時間T，因為這是駕駛員典型的特性數(shù)值。這使得針對新的行駛路段預報最大彎道速度成為可能。此外，依據(jù)圖I能夠?qū)С鲠槍A弧形彎道的情況的可視范圍。相似地當然能夠?qū)С鲠槍匦龔澋阑蛉魏纹渌问降膹澋赖那闆r的可視范圍。在較近的區(qū)域，能夠例如借助于視頻采集確切的彎道形式，對于中等的距離可借助于雷達(通過例如跟蹤前面行駛的車輛)采集，且對于較遠的區(qū)域能夠動用存儲的數(shù)字地圖。當前的天氣影響對于可視范圍也有影響。霧、黑暗、雨等會減小可視范圍。能夠根據(jù)完全不同的方法確定環(huán)境條件，且之后在確定在此討論的最大彎道速度時考慮該環(huán)境條件。因此，對于控制器，能夠根據(jù)照明是否打開或非常簡單地根據(jù)時間來辨認黑暗。例如，能夠借助于雨量傳感器或者雨刷是否啟動來識別下雨。此外，能夠通過后霧燈是否啟動或者根據(jù)交通信息識別霧。此外，可視范圍也會受路邊的建筑或植物影響。這些例如能夠通過分析相機圖像來識別，或者只要地圖包含相應的數(shù)據(jù)，則也能夠從地圖中提取。也可以根據(jù)當前行駛的街道等級導出典型的可視范圍。所以在高速公路上比在州縣公路上具有更遠的可視范圍。各個街道等級能夠從數(shù)字的地圖讀出或者通過視頻借助于各個街道等級的典型的特征導出，例如借助于路牌識別?？勺R別的交通標識，例如“注意，急彎道”當然也是對受限制的可視范圍的較強暗示。在駕駛員考慮了長期的、之后的駕駛行為之后，僅需要執(zhí)行這些。為此，駕駛員必須一再調(diào)整方向盤。此處目標是將車輛保持在允許的車道內(nèi)。能夠例如借助于視頻傳感裝置測量尚可用的車道寬度。在本發(fā)明的另一個實施例中，對彎道駕駛行為的部分方面的建模是基于駕駛員做出典型的轉(zhuǎn)向偏差或基于駕駛員將該轉(zhuǎn)向偏差考慮到其駕駛行為之中。這將以如下方式表達，即在實際必須的路段曲率之上還必須加入偏差曲率。因為該偏差曲率，車輛可能離開車 道。該偏差曲率相應于偏差半徑RFeM。當剩下的車道寬度為Bvwbleib (其為車道寬度減去汽車寬度)時，車輛在駛過剩下的剩余長度(車道區(qū)域)
權(quán)利要求
1.一種用于執(zhí)行機動車的速度預警的方法，其中控制單元(5)基于可預先給出的位于前方的路段部分的地圖數(shù)據(jù)⑵來計算路段的曲率(X Kur J，并由此計算并輸出最大速度作為推薦，其中所述最大速度的計算可由駕駛員影響，其特征在于，在計算第一最大速度(Vfflax)時，以加至所述路段曲率(X Kurve)的可能的偏差曲率(x Fehl)的形式，考慮可能出現(xiàn)的所述駕駛員的轉(zhuǎn)向偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述駕駛員的駕駛方式導出所述可能的偏差曲率(X Fehl)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)實際的轉(zhuǎn)向偏差導出所述可能的偏差曲率(X FA1),其中借助于轉(zhuǎn)向角傳感器(8)確定所述轉(zhuǎn)向偏差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，由可視的彎道區(qū)域(SsidltbJ和用于準備之后的轉(zhuǎn)向行為的駕駛員典型的時間的商確定第二最大速度(Vmax)，且確定并輸出所述第一和第二最大速度(Vmax)的最小值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，借助于環(huán)境傳感器(9)，尤其是視頻系統(tǒng)，和/或根據(jù)所述地圖數(shù)據(jù)⑵確定所述可視的彎道區(qū)域(SsidltbJ。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述駕駛員的所述駕駛方式導出用于準備之后的轉(zhuǎn)向行為的所述駕駛員典型的時間，尤其是針對已知的地區(qū)的第一時間和針對未知的地區(qū)的第二時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項所述的方法，其特征在于，為了確定所述可視的彎道區(qū)域(Ssidltbm)，還使用環(huán)境信息(9)，尤其是關(guān)于當前的天氣影響的環(huán)境信息(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，由尚可用于轉(zhuǎn)向修正運動的車道區(qū)域(Sralassen)和對于所述轉(zhuǎn)向修正運動需要的駕駛員典型的反應時間的商確定第三最大速度(Vmax),且確定(16)并輸出(17)所確定的多個最大速度(Vmax)的最小值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，為了確定所述尚可用的車道區(qū)域(Sralassm)，借助于環(huán)境傳感器(9)，尤其是視頻系統(tǒng)和/或根據(jù)所述地圖數(shù)據(jù)(2)確定所述車道寬度(B)，且借助于轉(zhuǎn)向角傳感器確定所述轉(zhuǎn)向修正運動(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，根據(jù)與所述轉(zhuǎn)向修正運動有關(guān)的環(huán)境信息(9)，尤其是關(guān)于出現(xiàn)劇烈的橫風或存在凹坑的環(huán)境信息(9)，獲取、學習所述轉(zhuǎn)向修正運動，并在出現(xiàn)相應的環(huán)境條件時使用所述轉(zhuǎn)向修正運動。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項所述的方法，其特征在于，替代所述實際的車道寬度(B)而獲取、學習駕駛員典型的擺動區(qū)域，尤其是依賴于各自的環(huán)境條件的擺動區(qū)域，并且將其用于計算所述第三最大速度(Vmax)。
12.一種裝置，其被構(gòu)造為用于根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的方法執(zhí)行機動車的速度預警，尤其是彎道預警，且其包括用于確定位于前方的路段曲率(X Kurve)的第一確定裝置(2、4)、用于確定源自于可能出現(xiàn)的駕駛員的轉(zhuǎn)向偏差的可能的偏差曲率(X Fehl)的第二確定裝置出、8)以及控制單元(5)，所述控制單元包括計算第一最大速度(Vmax)的裝置。
全文摘要
一種用于執(zhí)行機動車的速度預警，尤其是彎道預警的方法，其中控制單元(5)基于可預先給出的位于前方的路段部分的地圖數(shù)據(jù)(2)來計算路段的曲率(χ Kurve)并由此計算并輸出最大速度作為推薦，其中最大彎道速度的計算可由駕駛員影響，依據(jù)本發(fā)明提出，在計算第一最大彎道速度(Vmax)時，以加至路段曲率(χ Kunrve)的可能的偏差曲率(χ Fehl)的形式考慮可能出現(xiàn)的駕駛員的轉(zhuǎn)向偏差。
文檔編號B60W30/09GK102951147SQ20121028441
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者W·涅姆, A·福格爾 申請人:羅伯特·博世有限公司