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1、10申请公布号CN104097637A43申请公布日20141015CN104097637A21申请号201310389840722申请日20130830102013003991420130411KRB60W30/10200601B60W40/10201201B60W40/09201201B60W40/0620120171申请人现代自动车株式会社地址韩国首尔72发明人金会原74专利代理机构北京尚诚知识产权代理有限公司11322代理人龙淳54发明名称用于控制车道变换的方法和系统57摘要本发明提供一种车道变换控制方法和系统，包括驾驶者模式设定单元，其基于来自多个车道变换模式的车道变换模式输入，设定。
2、驾驶者的车道变换模式；车道变换路径生成单元，其基于由驾驶者模式设定单元设定的车道变换模式、车辆横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径，生成车道变换路径；以及路径跟随控制器，其通过计算对应于车道变换路径的转向角信息，执行基于车道变换路径的车道变换。30优先权数据51INTCL权利要求书3页说明书6页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书6页附图2页10申请公布号CN104097637ACN104097637A1/3页21一种车道变换控制系统，包括驾驶者模式设定单元，其配置成基于来自多个车道变换模式的车道变换模式输入，设定驾驶者的车道变换模式；车道变换路径生。
3、成单元，其配置成基于由所述驾驶者模式设定单元设定的车道变换模式、车辆横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径，生成车道变换路径；以及路径跟随控制器，其配置成通过计算对应于所述车道变换路径的转向角信息，执行基于所述车道变换路径的车道变换。2根据权利要求1所述的车道变换控制系统，其中所述多个车道变换模式分别具有不同的车道变换时间，并且所述车道变换路径生成单元配置成通过在计算所述车辆横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径时应用与各个车道变换模式相对应的车道变换时间，生成用于各个车道变换模式的车道变换路径。3根据权利要求1所述的车道变换控制系统，其中所述路径跟随控制器包括路径误差反馈控制器，其配置成。
4、基于由车辆横向位置和所述车道变换路径生成单元生成的目标横向距离路径信息以及车辆测量信息，确定所述车道变换路径与当前车辆横向位置之间的差别；计算第一目标前轮角；以及输出对应于所述第一目标前轮角的路径误差控制信号；干扰前馈控制器，其配置成基于车辆的道路曲率、车辆的道路倾角信息和所述车辆测量信息计算第二前轮角；以及生成并输出对应于所述第二目标前轮角的干扰控制信号；状态反馈控制器，其配置成基于车辆状态信息和所述车辆测量信息计算第三目标前轮角；以及生成并输出对应于所述第三目标前轮角的车辆状态控制信号；综合观测器，其配置成将由传感器传输的所述车辆测量信息传输至所述路径误差反馈控制器、所述干扰前馈控制器和所。
5、述状态反馈控制器；以及转向控制器，其配置成基于所述路径误差控制信号、所述干扰控制信号和所述车辆状态控制信号计算用于所述车道变换的最终目标前轮角从而确定所述转向角信息。4根据权利要求3所述的车道变换控制系统，其中所述转向角控制器还配置成通过结合所述第一目标前轮角、所述第二前轮角和所述第三前轮角来计算所述最终目标前轮角。5根据权利要求3所述的车道变换控制系统，其中所述车辆状态信息包括车辆横向位置、车辆与车道之间的航向角、和车辆横摆角速度。6根据权利要求3所述的车道变换控制系统，其中所述车辆测量信息包括车辆滑移角和车辆道路倾角。7根据权利要求1所述的车道变换控制系统，其中所述车道变换路径生成单元还配。
6、置成在计算所述车辆横向加速度时生成作为正弦波的横向加速度廓线，以使所述横向加速度在开始所述车道变换时从0开始，并在结束所述车道变换时以0结束。8根据权利要求1所述的车道变换控制系统，其中所述车道变换路径生成单元还配置成通过在计算目标路径角时对所述横向加速度积分而生成所述目标路径角。9根据权利要求1所述的车道变换控制系统，其中所述车道变换路径生成单元还配置权利要求书CN104097637A2/3页3成通过在计算目标横向距离路径时对所述目标路径角积分而生成所述横向距离路径。10一种车道变换控制方法，包括由驾驶者模式设定单元基于来自多个车道变换模式的车道变换模式输入，设定驾驶者的车道变换模式；由车道。
7、变换路径生成单元基于由所述驾驶者模式设定单元设定的车道变换模式、车辆横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径，生成车道变换路径；以及由路径跟随控制器通过计算对应于所述车道变换路径的转向角信息，执行基于所述车道变换路径的车道变换。11根据权利要求10所述的车道变换控制方法，其中所述多个车道变换模式分别具有不同的车道变换时间，并且生成所述车道变换路径的步骤还包括通过在计算所述车辆横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径时应用与各个车道变换模式相对应的车道变换时间，生成用于各个车道变换模式的车道变换路径。12根据权利要求10所述的车道变换控制方法，还包括由所述路径跟随控制器基于由车辆横向位置和所述车。
8、道变换路径生成单元生成的目标横向距离路径信息以及车辆测量信息，确定所述车道变换路径与当前车辆横向位置之间的差别；由所述路径跟随控制器计算第一目标前轮角；以及由所述路径跟随控制器输出对应于所述第一目标前轮角的路径误差控制信号；由所述路径跟随控制器基于车辆的道路曲率、车辆的道路倾角信息和所述车辆测量信息计算第二前轮角；以及由所述路径跟随控制器生成并输出对应于所述第二目标前轮角的干扰控制信号；由所述路径跟随控制器基于车辆状态信息和所述车辆测量信息计算第三目标前轮角；以及由所述路径跟随控制器生成并输出对应于所述第三目标前轮角的车辆状态控制信号；由所述路径跟随控制器将由传感器传输的所述车辆测量信息传输至。
9、路径误差反馈控制器、干扰前馈控制器和状态反馈控制器；以及由所述路径跟随控制器基于所述路径误差控制信号、所述干扰控制信号和所述车辆状态控制信号计算用于所述车道变换的最终目标前轮角从而确定所述转向角信息。13根据权利要求12所述的车道变换控制方法，还包括由所述路径跟随控制器通过结合所述第一目标前轮角、所述第二前轮角和所述第三前轮角来计算所述最终目标前轮角。14根据权利要求12所述的车道变换控制方法，其中所述车辆状态信息包括车辆横向位置、车辆与车道之间的航向角、和车辆横摆角速度。15根据权利要求12所述的车道变换控制方法，其中所述车辆测量信息包括车辆滑移角和车辆道路倾角。16一种包含由处理器或控制器。
10、执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括控制驾驶者模式设定单元基于来自多个车道变换模式的车道变换模式输入，设定驾驶权利要求书CN104097637A3/3页4者的车道变换模式的程序指令；控制车道变换路径生成单元基于由所述驾驶者模式设定单元设定的车道变换模式、车辆横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径，生成车道变换路径的程序指令；以及通过计算对应于所述车道变换路径的转向角信息，执行基于所述车道变换路径的车道变换的程序指令。17根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，还包括控制所述车道变换路径生成单元通过在计算所述车辆横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径时应用与各。
11、个车道变换模式相对应的车道变换时间，生成用于各个车道变换模式的车道变换路径的程序指令。18根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，还包括基于由车辆横向位置和所述车道变换路径生成单元生成的目标横向距离路径信息以及车辆测量信息，确定所述车道变换路径与当前车辆横向位置之间的差别的程序指令；计算第一目标前轮角的程序指令；以及输出对应于所述第一目标前轮角的路径误差控制信号的程序指令；基于车辆的道路曲率、车辆的道路倾角信息和所述车辆测量信息计算第二前轮角的程序指令；以及生成并输出对应于所述第二目标前轮角的干扰控制信号的程序指令；基于车辆状态信息和所述车辆测量信息计算第三目标前轮角的程序指令；以及生成。
12、并输出对应于所述第三目标前轮角的车辆状态控制信号的程序指令；将由传感器传输的所述车辆测量信息传输至路径误差反馈控制器、干扰前馈控制器和状态反馈控制器的程序指令；以及基于所述路径误差控制信号、所述干扰控制信号和所述车辆状态控制信号计算用于所述车道变换的最终目标前轮角从而确定所述转向角信息的程序指令。19根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，还包括通过结合所述第一目标前轮角、所述第二前轮角和所述第三前轮角来计算所述最终目标前轮角的程序指令。20根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述车辆状态信息包括车辆横向位置、车辆与车道之间的航向角、和车辆横摆角速度。权利要求书CN1040。
13、97637A1/6页5用于控制车道变换的方法和系统技术领域0001本发明涉及在驾驶车辆时控制车道变换的方法和系统。背景技术0002近来开发的技术控制车道变换，并且当基于与后方车辆的距离和相对速度所述车道变换不安全时，通过增加转向轮的驱动力来确保驾驶时的安全车道变换。0003另一方面，取决于驾驶者的倾向，车辆的驾驶风格表现不同，并且当前提议的车辆的车道变换控制专注于安全，例如与后方车辆的距离，而非驾驶者的倾向。发明内容0004本发明提供一种在反应驾驶者倾向的同时变换车辆车道的车道变换控制方法和系统。0005根据本发明的一方面，车道变换控制系统可包括驾驶者模式设定单元，其基于来自多个车道变换模式的。
14、车道变换模式输入，设定驾驶者的车道变换模式；车道变换路径生成单元，其基于由驾驶者模式设定单元设定的车道变换模式、车辆横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径，生成车道变换路径；以及路径跟随控制器，其通过计算对应于车道变换路径的转向角信息，执行基于车道变换路径的车道变换。0006多个车道变换模式分别具有不同的车道变换时间，并且车道变换路径生成单元通过在计算车辆横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径时应用与多个车道变换模式中的每一个相对应的车道变换时间，而生成用于每个车道变换模式的车道变换路径。0007路径跟随控制器可包括路径误差反馈控制器，其基于由车辆的横向位置和车道变换路径生成单元生成的目标。
15、横向距离路径信息以及车辆的测量信息，确定车道变换路径与车辆的当前横向位置之间的差别，并计算第一目标前轮角，且输出对应于第一目标前轮角的路径误差控制信号；干扰前馈控制器，其基于车辆的道路曲率、车辆的道路倾角信息和车辆的测量信息计算第二目标前轮角，并生成且输出对应于第二目标前轮角的干扰控制信号；状态反馈控制器，其基于车辆状态信息和车辆的测量信息计算第三目标前轮角，并生成且输出对应于第三目标前轮角的车辆状态控制信号；综合观测器，其将由传感器传输的车辆的测量信息传输至路径误差反馈控制器、干扰前馈控制器和状态反馈控制器；以及转向控制器，其基于路径误差控制信号、干扰控制信号和车辆状态控制信号计算用于车道变。
16、换的最终目标前轮角从而确定转向角信息。0008转向角控制器可通过将第一目标前轮角、第二目标前轮角和第三目标前轮角相加来计算最终目标前轮角。车辆状态信息可包括车辆横向位置、车辆与车道之间的航向角、和车辆横摆角速度。车辆的测量信息可包括车辆滑移角和车辆道路倾角。0009车道变换路径生成单元可在计算车辆的横向加速度时将横向加速度廓线生成为SIN（正弦）波，以使横向加速度在开始车道变换时从0开始，并在结束车道变换时以0结束。车道变换路径生成单元可通过在计算目标路径角时对横向加速度积分而生成目标路径说明书CN104097637A2/6页6角。另外，车道变换路径生成单元可通过在计算目标横向距离路径时对目标。
17、路径角积分而生成横向距离路径。附图说明0010本发明的目的、特征和优点结合附图通过以下详细说明将会更加明显，其中0011图1是示出根据本发明的示例性实施例的车道变换控制系统的配置的示例图；0012图2是详细示出根据本发明的示例性实施例的路径跟随控制器的配置的示例图；并且0013图3是示出根据本发明的示例性实施例的车道变换测试结果的示例图。0014附图中各元件的附图标记0015100驾驶者模式设定单元200车道变换路径生成单元0016300路径跟随控制器310路径误差反馈控制器0017320转向控制器330干扰前馈控制器0018340状态反馈控制器350综合观测器0019360传感器具体实施方式。
18、0020应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其它类似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多功能车（SUV）、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的载客车辆，包括多种艇和船在内的水运工具，以及飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其它代用燃料车辆（例如，从石油以外的资源取得的燃料）。0021尽管示例性实施例被描述为使用多个单元执行示例性处理，然而应当理解的是示例性处理也可由一个或多个模块执行。另外，应当理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置成存储模块，并且处理器具体配置成执行所述模块从而执行以。
19、下进一步说明的一个或多个处理。0022此外，本发明的控制逻辑可实施为包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘（CD）ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布于网络连接的计算机系统中，以便计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网（CAN），以分布方式存储并执行。0023本文所使用的术语仅用于说明具体实施例的目的，而不意图限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在同样包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理。
20、解的是，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”限定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。0024参考附图详细说明本发明的示例性实施例。遍及附图使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。本文所结合的公知功能和结构的详细说明可被省略以避免模糊本发明的说明书CN104097637A3/6页7主题。0025图1是示出根据本发明的示例性实施例的车道变换控制系统的配置的示例图。如图1中所示，车道变换控制系统可包括由控制器执行的驾驶。
21、者模式设定单元100，由控制器执行的车道变换路径生成单元200，和路径跟随控制器300。0026具体地，车道变换路径生成单元200可配置成生成用于车道变换的横向位置，并且路径跟随控制器300可配置成计算用于跟随所生成的横向路径的转向角。另外，驾驶者模式设定单元100可配置成基于来自多个车道变换模式的车道变换模式输入，设定驾驶者的车道变换模式。0027尽管未示出，驾驶者模式设定单元100可实施成使用车辆内的如通/断开关型的选择开关来设定车道变换模式，或者可实施成通过车辆监控系统的设定来设定车道变换模式，但并不限于此，而且可根据操作者的需要以不同的类型实施。0028另外，车道变换路径生成单元200。
22、可配置成基于由驾驶者模式设定单元100设定的车道变换模式、车辆的横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径，生成车道变换路径。多个车道变换模式可分别具有不同的车道变换时间。例如，如等式1中所示，车道变换时间可划分为快速、正常和舒适类型以反应模式的选择，其中从车道变换开始至车道变换结束的车道变换使用时间（TLC）根据驾驶者的驾驶倾向而变化。0029这里，如等式1中所示，分别作为车道变换使用时间，TLC_NORMAL大于TLC_FAST，且TLC_COMFORT大于TLC_NORMAL。0030【等式1】0031TLC_FASTTLC_NORMALTLC_COMFORT00321正常模式TLCTLC。
23、_NORMAL00332快速模式TLCTLC_FAST00343舒适模式TLCTLC_COMFORT0035另外，车道变换路径生成单元200可配置成通过在计算车辆的横向加速度、目标路径角和目标横向距离路径时应用与每个车道变换模式相对应的车道变换时间，而生成用于每个车道变换模式的车道变换路径。另外，在计算车辆的横向加速度时，车道变换路径生成单元200可配置成生成作为正弦波的横向加速度廓线，以使横向加速度在开始车道变换时从0开始，并在结束车道变换时以0结束。0036这里，车道变换路径生成单元200可配置成使用等式2计算车辆的横向加速度。0037【等式2】00380039其中，ALAT可以指横向加速。
24、度，AAMP指横向加速度幅值，TLC指车道变换使用时间，指横向加速度相位，并且AOFFS指横向加速度偏移量。0040另外，车道变换路径生成单元200可配置成通过在计算目标路径角时对横向加速度积分而生成目标路径角。例如，车道变换路径生成单元200可配置成使用等式3生成目标路径角。0041【等式3】说明书CN104097637A4/6页8004200430044其中，REF可以指目标路径角，LAT指目标横向速度，LONGINIT指纵向速度，AAMP指横向加速度幅值，AOFFS指横向加速度偏移量，并且INIT指初始路径角。0045此外，车道变换路径生成单元200可配置成通过在生成目标横向距离路径时对。
25、目标路径角积分而生成横向距离路径。例如，车道变换路径生成单元200可配置成使用等式4生成目标横向距离路径。0046【等式4】004700480049其中，YREF可以指目标横向距离路径，LAT指目标横向速度，AAMP指横向加速度幅值，TLC指车道变换使用时间，YINIT指初始横向位置，AOFFS指横向速度偏移量，LONGINIT指纵向速度，并且INIT指初始路径角。0050另外，路径跟随控制器300可配置成通过计算对应于车道变换路径的转向角而执行基于车道变换路径的车道变换。将在随后对此进行详细说明。0051图2是详细示出根据本发明的示例性实施例的路径跟随控制器的配置的示例图，在此将对图1中的路。
26、径跟随控制器进行更详细的说明。0052路径跟随控制器300可包括路径误差反馈控制器310，转向控制器320，干扰前馈控制器330，状态反馈控制器340，综合观测器350，以及传感器360。具体地，路径跟随控制器300可包括路径误差反馈控制器310，转向控制器320，干扰前馈控制器330，状态反馈控制器340，综合观测器350以及传感器360。0053路径误差反馈控制器310可配置成基于由车辆的横向位置和车道变换路径生成单元200生成的目标横向距离路径信息以及从综合观测器350传输的车辆的测量信息，确定车道变换路径与车辆的当前横向位置之间的差别即路径误差，并且可配置成计算第一目标前轮角用以补偿所。
27、确定的路径误差，以便输出所计算的第一目标前轮角的路径误差控制信号。0054干扰前馈控制器330可配置成基于与车辆的道路曲率和车辆的道路倾角有关的信息以及从综合观测器350传输的车辆的测量信息，计算对应于干扰的第二目标前轮角，并可配置成输出对应于所计算的第二目标前轮角的干扰控制信号。0055状态反馈控制器340可配置成基于车辆的状态信息和从综合观测器350传输的车辆的测量信息，计算对应于车辆状态的第三目标前轮角，并可配置成输出对应于所计算的说明书CN104097637A5/6页9第三目标前轮角的车辆状态控制信号。具体地，车辆状态信息可包括车辆的横向位置、车辆与车道之间的航向角、和车辆的横摆角速度。
28、。另外，车辆测量信息可包括车辆的滑移角和车辆的道路倾角。0056综合观测器350可配置成将由传感器360传输的车辆测量信息传输至路径误差反馈控制器310、干扰前馈控制器330和状态反馈控制器340。0057转向控制器320可配置成通过基于路径误差控制信号、干扰控制信号和车辆状态控制信号计算用于车道变换的目标前轮角来确定转向角信息。另外，转向控制器320可配置成通过结合由路径误差控制信号确定的第一目标前轮角、由干扰控制信号确定的第二目标前轮角、和由车辆状态控制信号确定的第三目标前轮角，计算最终目标前轮角。0058因此，转向控制器320可配置成计算转向力矩或者电动助力转向（EPS）所需的电流，以维。
29、持所计算的最终目标前轮角。换言之，根据本发明的示例性实施例的车道变换控制系统可配置成基于通过车道变换路径生成单元200计算的车道变换路径执行车道变换，然而能够基于通过路径跟随控制器300的转向控制器320计算的转向角信息随车道变换路径移动。0059上述车辆的道路曲率、车辆的横向位置、车辆与车道之间的航向角、以及车辆的横摆角速度未在文中示出，然而这些均为车辆所测量的信息。0060当使用根据本发明的车道变换控制系统尝试车道变换时，如图3中所示，车道变换测试结果可在示例性的横向移动距离（图3（A）和横摆角速度（图3（B）的结果图中示出。另外，如表1中所示，基于各个车道变换模式的控制性能示出，快速的车。
30、道变换时间是466，正常的是550，舒适的是629，并且快速的最大横摆角速度是332，正常的是264，舒适的是231，并且车道变换时间基于各个车道变换模式进行划分，因此可基于驾驶者位置的倾向执行车道变换。0061表100620063在上述车道变换控制系统内执行的车道变换控制方法可通过实施为可由各种计算机装置执行的程序指令类型而被记录至计算机可读记录介质中。具体地，计算机可读记录介质可包括单独或组合的程序指令、数据文件和数据结构等。另一方面，在记录介质上记录的程序指令专门设计和构造用于本发明，并且对于计算机软件领域的技术人员是可用的。0064计算机可读记录介质可包括诸如硬盘、软盘、磁带的磁性介质。
31、，诸如CDROM和DVD的光学介质，诸如光磁软盘的磁光介质，以及存储并执行程序指令的专门配置的硬件设备，诸如ROM、RAM和闪存。另一方面，这种记录介质可以是传输分配程序指令和数据结构的信号的传输介质，诸如光线路、金属线、或包括载波的波导。说明书CN104097637A6/6页100065另外，程序指令可包括例如由编译器形成的机器语言代码，以及可由计算机使用解释器执行的高级语言代码。前述硬件装置可配置成作为一个或多个软件模块运行以执行本发明的操作，反之亦然。0066根据本发明的示例性实施例的车道变换控制系统通过反映驾驶者的车道变换模式选择信息生成车道变换路径，并且根据所生成的车道变换路径执行路径跟随控制，使得能够实现反映驾驶者倾向的车道变换，因此能够向驾驶者提供更高质量的服务限制。0067尽管在上文中已详细说明本发明的示例性实施例，然而应当明确理解的是，本领域技术人员可见的本文所教导的基本发明构思的多种变型或改型，仍将落入所附权利要求所限定的本发明的本质和范围内。说明书CN104097637A101/2页11图1图2说明书附图CN104097637A112/2页12图3A图3B说明书附图CN104097637A12。