用于车辆的切入安全自适应巡航控制系统

1.本发明涉及车辆控制系统领域。具体地，本发明涉及用于车辆的自适应巡航控制系统，涉及装备有这种自适应巡航控制系统的车辆以及控制车辆的轨迹的方法。


背景技术：

2.自适应巡航控制是一种广泛应用于各种车辆的技术。跟随前方车辆是道路交通中最频繁执行的任务之一。为了减轻驾驶员的这种经常感觉到的乏味任务，许多车辆配备有自适应巡航控制(acc)系统，其使车辆的动力学适应于前方车辆的动力学。尽管这种技术有很大的市场渗透，但是当前的acc系统在所有的驾驶条件下仍然是不安全的，并且需要人类驾驶员的监督，特别是在涉及与安装有acc系统的车辆附近的其它车辆的交通交互的复杂的情况下，例如具有服从于其人类驾驶员的实时决策的不可预测的轨迹的手动驾驶车辆。例如，2007年在德国登记的14.6％的交通事故是后端碰撞。
3.当涉及acc系统的配置时，安全是并且必须保持最高的优先级。然而，一旦能够保证安全性，驾驶舒适性可能是安全acc系统的商业可行性的关键方面。在舒适度方面，加速度和加速度变化(即加加速度(加速度的一阶导数))起相关作用，因为加速度和加加速度由人类感觉系统感知为作用在人体上的力，该力倾向于通过相应的肌肉激活来补偿，并且在最极端的情况下，该力可以引起身体损伤。然而，大多数已知的acc系统在管理安全风险情况时仅集中在安全方面，而以舒适性为代价。因此，可能不必要地忽略了舒适性。
4.因此，存在用于当前acc系统的技术改进的空间。
5.wo2004/005092a1公开了一种用于在危险和紧急制动情况下辅助车辆驾驶员的驾驶员辅助系统，其中，基于不同的驾驶参数，例如驾驶速度、气门踏板的状态、制动踏板的状态以及相对于一个前方车辆的相对距离和速度，做出关于是否应当启动辅助制动操作的决策。
6.ep3121076a2和us2009/0299593a1描述了车辆控制装置，其配置成用于控制车辆，以便通过制动车辆或者如果制动本身不足以避免碰撞，则通过将制动与转向控制相结合来避免与物体的碰撞。


技术实现要素：

7.本发明解决了现有技术的上述缺点，并且旨在提供一种acc系统，该acc系统能够对更宽范围的安全风险情况作出反应，而不需要人类驾驶员的干预，并且不需要不必要地降低舒适度。本发明涉及根据权利要求1的用于车辆的自适应巡航控制(acc)系统，根据权利要求15的车辆以及根据权利要求16的控制车辆的轨迹的方法。在所附的从属权利要求中限定了本发明的优选实施方式。
8.本发明的acc系统包括检测模块和安全模块。检测模块配置成用于检测在车辆的前面行驶的一个或多个前方车辆，并且用于确定所检测到的前方车辆中的每一个相对于车辆的相应速度和相应距离。
9.术语“车辆”，当在本文中使用时，在没有进一步的指示的情况下，应该是指其中安装有acc系统的车辆。“前方车辆”可以替代地指示除“车辆”之外的车辆，其中前方车辆，具体为其最后端，例如后保险杠，在车辆的运动方向上在车辆之前，具体为其最前端，例如前保险杠。因此，所确定的距离可以对应于在车辆与前方车辆之间的前端/后端碰撞的情况下，车辆与相应的前方车辆的首先彼此接触的部件之间的距离。在每种情况下，所确定的距离可以例如对应于车辆的前保险杠与相应的前方车辆的后保险杠之间的距离。
10.前方车辆可以在车辆的运动方向上至少在偏移极限内与车辆对准。可以选择偏移极限，使得前方车辆不需要与车辆精确地对准以被视为前方车辆。例如，如果车辆在具有车道标记的道路上行驶，则在车辆的前面行驶并且至少部分地在与安装有acc系统的车辆相同的车道内的任何车辆可以被认为是前方车辆。因此，前方车辆的速度可以与车辆的速度对准。然而，前方车辆的速度可以具有与车辆速度对准的分量和不与车辆速度对准的分量，例如当前方车辆正在改变车道时。此外，前方车辆的速度可以为零。因此，前方车辆被定义为在车辆的前面“行驶”的车辆这一事实并不必然意味着它们必须具有非零的速度。前方车辆可以是具有非零速度的移动的前方车辆，其可以在方向上与车辆的速度一致或不一致，或者是具有零速度的静止前方车辆。此外，在车辆的前面的离开车辆在其上行驶的车道的任何车辆可以在预定的时间延迟内继续被认为是前方车辆。
11.前方车辆的速度和/或距离可以通过使用连接到和/或包括在检测模块中的一个或多个车载测量装置(例如雷达装置、相机装置或激光传感器装置，其配置成用于相对于车辆测量前方车辆的相应速度和/或距离)进行直接测量来获得。附加地或替代地，检测模块可以配置成通过使用车辆间通信系统在车辆和相应的前方车辆之间交换信息来获得前方车辆的相应速度和/或距离。
12.检测模块还配置成用于确定所确定的距离中的每一个是否小于相应的安全距离。因此，将为相应的前方车辆确定的距离中的每个与相应的安全距离进行比较。安全距离可以是预定距离，例如存储在存储于与检测模块连接或包括在检测模块中的存储器装置中的值的表中的预定距离。
13.然而，在每种情况下，安全距离也可以对应于车辆可以停止的车辆与相应的前方车辆之间的计算距离，优选地从车辆的最大加速度状态(即，从车辆的加速度是车辆可以实现的最大可能加速度的状态)开始，而在相应的前方车辆的完全制动的情况下不与相应的前方车辆碰撞，即，在相应的前方车辆以对于相应的前方车辆是可能的或假定的最小加速度减速的情况下。这种安全距离可以基于为相应的前方车辆确定的相应速度以及基于为前方车辆假定或可能的最小加速度(即负制动减速度的最大幅值)由检测模块(例如由包括在检测模块中或连接到检测模块的处理单元)计算或估计。对于所有前方车辆可以假定预定最小可能加速度。对于车辆，可以假定根据预定制动加速度修改方案的制动减速。预定制动加速度修改方案可以是可定制的。
[0014]“加速度修改方案”在本文中可以指根据满足一个或多个预定约束条件的任意时间相关加速度函数的车辆加速度的目标修改，特别是在预定时间间隔上。因此，如果根据给定的加速度修改方案修改车辆的加速度，则只要满足相应的约束条件，车辆的加速度可以以任意方式及时地演变。上述“预定时间间隔”可对应于acc系统迭代操作的规则时间间隔或其倍数。
[0015]
可定制的预定制动加速度修改方案可以限定配置成例如通过不超过预定的加速度和/或加加速度下限和上限来优化车辆乘坐者的舒适感的预定制动加速度曲线和/或预定制动加加速度曲线。
[0016]“加速度曲线”和“加加速度曲线”在本文中可以分别指根据相应定义的时间相关函数a(t)或j(t)＝a’(t)的车辆的加速度和加加速度的时间演变，其中“x
’”
表示x的时间导数，即其中j(t)是车辆加速度的时间导数。
[0017]
可以将可定制的预定制动加速度修改方案存储在包括在acc系统中或连接到acc系统的存储装置中。例如，如果预定制动加速度修改方案是基于预定制动加加速度曲线，则可以将根据制动加加速度曲线指定车辆的加加速度的时间演变的时间函数存储在这种存储装置中。
[0018]
车辆的加速度可以由车辆可以实现的最小加速度的值(即，负制动减速度的最大幅值)来限定，该最小加速度的值可以预先存储在检测模块中。车辆的最小加速度的值可以考虑与减速度相关的车辆的动力学特性，例如制动力、空气动力学和/或道路-轮胎摩擦。可以由前方车辆实现的最小加速度的值可以是预定值、经由车辆间通信从前方车辆获得的值或两者的组合。例如，检测模块可以配置为基于视觉成像识别来确定前方车辆的制造商和型号类型或车牌登记号，并相应地从存储由不同制造商或登记车辆的不同车辆型号可实现的最小加速度的值的表中获得由前方车辆可实现的最小加速度的值。在一些实施方式中，对于任何前方车辆，可以假定相同的预定最小加速度。
[0019]
在车辆与相应的前方车辆之间的距离等于或超过相应的安全距离的情况下，即使前方车辆突然启动完全制动操纵，车辆总是能够及时地对前方车辆的轨迹变化作出反应，特别是根据预定制动加加速度曲线，以避免碰撞。车辆与相应的前方车辆之间的距离等于或超过相应的安全距离的这种情况可以例如在车辆追赶在比相应的安全距离更大的距离处在与车辆相同的车道上行驶的前方车辆时出现，或者在前方车辆在距车辆等于或超过相应的安全距离的距离处进入车辆行驶的车道时出现，即“切入”。
[0020]
车辆和相应的前方车辆之间的距离小于相应的安全距离的情况是危险的情况，因为，如果前方车辆要执行完全制动，则不能简单地通过根据预定制动加加速度曲线减速来避免车辆与前方车辆之间的碰撞。这可以是这样的情况，例如，当前方车辆在距车辆小于相应的安全距离的距离内切入车辆行驶的车道时。
[0021]
检测模块还可以配置成用于确定车辆的加速度和/或速度。为此目的，检测模块可以与车辆轨迹控制系统连接，该车辆轨迹控制系统配置成用于控制车辆的轨迹，其中轨迹控制模块可以包括车辆的电机、车辆的变速器，车辆的制动系统、车辆的测速仪、车辆的加速度计和/或车辆的车轮运动控制系统。
[0022]
本发明的acc系统还包括安全模块，该安全模块连接到检测模块，并且配置成对于所确定的距离小于相应的安全距离的一个或多个检测到的前方车辆的至少一部分(即对于具有小于相应安全距离的距离的前方车辆中的至少一些)中的每个前方车辆确定车辆的相应候选目标加速度。因此，当检测模块检测到的一个或多个前方车辆中的至少一个被检测为处于与车辆的距离小于相应的安全距离时，致动安全模块。然后，安全模块选择一个或多个前方车辆中的所述至少一个，并为它们中的每一个确定车辆的相应候选目标加速度。
[0023]“候选目标加速度”可以指在特定时间点或时间间隔处实现的恒定加速度值，特别
是如果acc系统配置为基于检测模块和安全模块在离散的规则时间间隔的循环重复操作来迭代地操作，使得对于规则的迭代时间间隔δt，可以由安全模块在每个时间间隔δt确定新的“候选目标加速度”。时间间隔δt可以是例如0.5s或更少，优选0.1s或更少，更优选0.02s或更少。时间间隔δt可以对应于前述的“预定时间间隔”。然而，在一些实施方式中，“候选目标加速度”可以各自对应于在一个以上的迭代时间间隔上、在前述迭代时间间隔的倍数上或在非迭代方法中在预定时间上实现的时间的相应加速度函数a(t)。
[0024]
安全模块至少包括ics控制单元和紧急控制单元。可选地，安全模块还可以包括标称控制单元。对于与小于相应安全距离的确定距离相关联的每个前方车辆，相应的候选目标加速度可以由ics控制单元、紧急控制单元或由标称控制单元来确定。
[0025]
ics控制单元配置成用于确定车辆是否相对于相应的前方车辆处于或将处于不可避免的碰撞状态(“ics”)。因此，ics控制单元可以确定车辆当前处于ics状态或者ics状态在预定的时间定义内或者在ics控制单元的不确定性范围内是可能的和/或很可能发生的，并且因此车辆将处于ics状态。“不可避免的碰撞状态”或“ics”对应于车辆的不管如何修改车辆的加速度其与相应的检测到的前方车辆的碰撞都不可避免的状态。在一些实施方式中，安全模块可以为前方车辆限定假定预定的安全加速度的ics。ics控制单元可以配置成用于确定车辆相对于相应的前方车辆是否处于不可避免的碰撞状态，假定相应的前方车辆具有预定的安全加速度。安全模块因此可以考虑车辆的当前速度和最小可能加速度，以及相应的前方车辆的确定的距离和速度，并且对于前方车辆进一步假定预定的安全加速度。车辆的“最小可能加速度”可以不仅仅是指车辆的制动系统可以物理地施加在车辆的车轮上的最大力，而是指由所有减速原因和所有涉及减速的系统(包括例如空气动力学、轮胎-道路摩擦和/或abs系统的干预)的组合作用产生的车辆的最大有效减速。值得注意的是，这些减速原因可能随着时间演变，导致车辆的最小可能加速度的随时间变化(特别是逐渐减小)的绝对值。
[0026]
ics控制单元配置成用于在车辆没有可行的控制动作时假定ics状态，这确保在这种情况下，避免在稍后的时间与相应的前方车辆的碰撞。在一些ics情况下，如果相应的前方车辆加速，则仍然可以避免碰撞，然而，无论如何，可以假定ics，因为这是否发生不能由车辆控制。ics控制单元，例如其处理单元，可以配置成考虑相应的前方车辆的确定的速度和距离，并且考虑车辆可实现的最小可能加速度(即最大可能制动减速度)，以及假定为相应的前方车辆的最小可能加速度的预定安全加速度，来求解车辆和相应的前方车辆的运动方程，以确定车辆相对于该前方车辆是否处于ics中。例如，根据s.bouraine、t.fraichard、h.salhi的provably safe navigation for mobile robots with limited field-of-views in dynamic environments(动态环境下有限视场移动机器人可证明安全导航)，autonomous robots,springer verlag，2012,32(3)，第267-283页。
[0027]
如果ics控制单元确定车辆相对于前方车辆处于ics中，则ics控制单元配置成对于该前方车辆确定对应于车辆的最小可能加速度(即车辆(特别是车辆的制动系统)当前能够实现的最大可能制动减速度)的相应候选目标加速度。换句话说，候选目标加速度被确定为对应于车辆的完全制动操纵，使得如果车辆立即实现候选目标加速度，即在这种情况下的最小可能加速度，则通过在最短的可能时间内尽可能多地减速车辆来减轻碰撞。当紧急控制单元确定相应的候选目标加速度对应于车辆的最小可能加速度时，车辆加速度的时间
导数(加加速度)可以是无约束的，并且可以对应于车辆的加速度的时间导数的最小可能值，即车辆可实现的最小可能加加速度。因此，当紧急控制单元假定ics时，所有的努力都是针对减轻碰撞而不考虑舒适度：车辆的加速度和加加速度都可以将值降低到相应的最小值。
[0028]
紧急控制单元配置成如果ics控制单元确定车辆相对于相应的前方车辆不处于不可避免的碰撞状态则用于根据紧急加速度修改方案确定候选目标加速度。因此，紧急加速度修改方案被限定为用于在预定时间内和/或在车辆的加速度不下降到第一预定加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离。这意味着，当根据紧急加速度修改方案修改车辆的加速度时，车辆的加速度可以以不同的方式演变，但是总是确保(在数学上来说通过在求解车辆的运动方程时施加相应的约束)修改车辆的加速度，使得在预定时间内实现相应的安全距离和/或使得车辆的加速度值总是大于或等于第一预定加速度下限。
[0029]
预定时间可以设定时间限制，在该时间限制内车辆必须建立相应的安全距离，特别是在车辆的加速度不下降到第一预定加速度下限之下的情况下。预定时间的值可以是用户限定的，例如，1s或更短的预定时间。
[0030]
可能存在满足紧急加速度修改方案的条件的候选目标加速度的一个以上的可能值。在这种情况下，紧急控制单元可以配置成用于从候选目标加速度的所有可能值中选择具有最小可能绝对值的值，使得相对于车辆的当前加速度的变化被最小化，即，使得车辆的加加速度尽可能地接近0。附加地或替代地，紧急控制单元可以配置成用于根据另一优化标准，例如最小化能量消耗，从候选目标加速度的所述可能值中选择一个候选值。
[0031]
由于ics已经被ics控制单元丢弃，车辆处于紧急控制单元可以建立相应的安全距离而不必执行车辆的全制动的情况，从而保持某种程度的舒适度。
[0032]
因此，根据本发明的acc系统允许根据不同的情况以不同的方式确定用于修改车辆的轨迹的车辆的候选目标加速度，特别是其加速度和速度，从而允许根据不同情况的安全要求来调整舒适度。
[0033]
在第一种情况下，在ics的情况下，例如作为前方车辆在距车辆相应的安全距离以下的距离处进入车辆在其上行驶的车道的切入的结果，不考虑舒适性，以便通过立即选择最小可能加速度，在尽可能最短的时间内尽可能多地减轻最终碰撞，尽管这可能对车辆的乘坐者来说是不舒服的。
[0034]
在第二种情况下，在前方车辆违反相应的安全距离但不使车辆处于ics中的情况下，在碰撞之前仍然可以建立相应的安全距离，而无需以车辆的最小可能加速度使车辆减速，具体地满足由紧急加速度修改方案限定的约束条件。
[0035]
在一些实施方式中，紧急控制单元还可以配置成用于基于相应的距离和相应的速度来确定紧急加加速度曲线，该紧急加加速度曲线限定允许在预定时间内和/或在车辆的加速度不下降到第一预定加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离的车辆的加速度的时间导数的时间演变。附加地或替代地，紧急控制单元还可以配置成用于基于相应的距离和相应的速度来确定紧急加速度曲线，该紧急加速度曲线限定允许在预定时间内和/或在车辆的加速度不下降到第一预定加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离的车辆的加速度的时间演变。然后，紧急控制单元可以配置成用于根据紧急加加速度曲线和/或紧急加速度曲线来确定相应的候选目标加速度。
[0036]
因此，紧急加速度曲线a
emergency
(t)和/或紧急加加速度曲线j
emergency
(t)分别生成为车辆的加速和加加速度的时间演变，考虑到已经对于相应的前方车辆确定的距离和速度来满足紧急加速修改方案的条件。
[0037]
优选地，紧急加速度曲线a
emergency
(t)和/或紧急加加速度曲线j
emergency
(t)可以分别从车辆的加速度和加加速度的满足最小加加速度值最大的紧急加速修改方案的条件(以便使舒适度最大化)的所有可能的时间演变中选择。由于紧急加速度曲线a
emergency
(t)和/或紧急加加速度曲线j
emergency
(t)可以具体地对应于车辆的减速度，并且可以是仅取负值的函数，因此使最小加加速度值最大化可以对应于使最小加加速度值尽可能接近于零，即可能的最小负的最小加加速度值。因此，紧急加速度和加加速度曲线可以针对为相应的前方车辆确定的相应距离和相应速度根据紧急加速度修改方案限定修改车辆的加速度的最舒适的可能方式。
[0038]
本发明的acc系统的安全模块还可以包括标称控制单元，该标称控制单元配置成如果ics控制单元确定车辆相对于相应的前方车辆不处于不可避免的碰撞状态，则用于通过根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度来确定是否能够实现相应的安全距离。舒适加速度修改方案可以不同于紧急加速度修改方案。舒适加速度修改方案限定为用于在预定时间内并且在车辆的加速度的时间导数不下降到预定加速度导数下限之下和/或车辆的加速度不下降到第二预定加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离。第二预定加速度下限可以大于为紧急加速度修改方案限定的第一预定加速度下限。
[0039]
通过根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度来确定是否能够实现相应的安全距离可以包括访问保存在存储装置中的查找表，所述存储装置包括在安全模块中或连接到安全模块，其中查找表可以包括针对前方车辆的相应距离和速度的不同值的车辆运动方程的大量先前计算的解。例如，如果存储在查找表中的这种计算的解之一确定对于车辆的速度的给定值和前方车辆的相应距离和速度的给定值，不可能在预定时间内并且在车辆的加速度的时间导数不下降到预定加速度导数下限之下的情况下建立相应的安全距离，具有前方车辆的相应距离的较小值、前方车辆的相应速度的较小值和车辆的较大速度的状态区域也可假定对应于不可能根据舒适加速度修改方案建立相应安全距离的情况。如果根据存储在查找表中的值，可以通过车辆的加速度采用给定加速度值或给定加速度函数的至少一个解来实现舒适加速度修改方案的条件，则可以确定相应的候选目标加速度对应于所述至少一个解。可能存在满足舒适加速度修改方案的条件的候选目标加速度的一个以上的可能值。在这种情况下，标称控制单元可以配置成用于从满足舒适加速度修改方案的条件的所述可能的加速度值中选择具有最小绝对值的可能的值作为候选目标加速度。
[0040]
尽管紧急加速度修改方案由在预定时间内应当实现相应的安全距离的约束条件和/或车辆的加速度不下降到第一预定加速度下限之下的约束条件来限定，但是舒适加速度修改方案还由以下约束条件来限定：还应当在预定时间内实现相应的安全距离，并且另外，应当在车辆的加速度的时间导数(即车辆的加加速度)不下降到预定加速度导数下限之下和/或车辆的加速度不下降到第二预定加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离，第二预定加速度下限可以大于第一预定加速度下限。因此，舒适加速度修改方案比紧急加速度修改方案更具限制性，但是如果根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度，则可以提供更大程度的舒适度。
[0041]
标称控制单元还配置成如果这是可行的(即，如果标称控制单元确定可以通过根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度来实现相应的安全距离)，则根据舒适加速度修改方案确定相应的候选目标加速度。
[0042]
紧急控制单元还可以配置成如果标称控制单元确定不能通过根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度来实现相应的安全距离，并且ics控制单元确定车辆相对于相应的前方车辆不处于不可避免的碰撞状态，则根据紧急加速度修改方案来确定候选目标加速度。
[0043]
因此，标称控制单元旨在确定允许以优化的舒适度的方式在预定时间内在车辆的加加速度不下降到预定加速度导数下限之下和/或车辆的加速度不下降到第二预定加速度下限之下来建立相应的安全距离的候选目标加速度。如果可能的话，这种舒适的解决方案优于由紧急控制单元和ics控制单元提供的不太舒适的解决方案。具体地，当候选目标加速度不能由标称控制单元确定时，候选目标加速度由紧急控制单元确定。换句话说，如果可以找到建立安全的更舒适的方式(根据舒适加速修改方案)，则所述更舒适的方式优先于不太舒适的方式(根据紧急加速修改方案)。
[0044]
根据舒适加速度修改方案的车辆的加速度或其时间导数的最小值可以大于根据紧急加速度修改方案的车辆的加速度或其时间导数的最小值。紧急加速修改方案和舒适加速度修改方案都可以配置成用于在预定时间内实现安全距离。然而，虽然舒适度加速度修改方案被约束为不使车辆的加速度的时间导数下降到预定加速度导数下限之下，但是紧急加速度修改方案不被约束为这种情况。因此，在一些情况下，可以根据紧急加速修改方案而不能根据舒适加速度修改方案在预定时间内建立相应的安全距离。换句话说，当根据紧急加速度修改方案修改车辆的加速度时，车辆可以比当根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度时更快速地减速。
[0045]
在一些实施方式中，标称控制单元可配置成用于在相应的前方车辆以与所确定的相应速度相对应的恒定速度运动的情况下，根据舒适加速度修改方案来确定是否能够实现相应的安全距离。从而可以在基本上不损害安全性或舒适度的情况下简化计算。
[0046]
根据一些实施方式，标称控制单元还可以配置为，如果标称控制单元确定可以通过根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度来实现相应的安全距离，则基于为相应的前方车辆确定的相应的距离和相应的速度来确定舒适加加速度曲线，该舒适加加速度曲线限定允许在预定时间内在车辆的加速度的时间导数不下降到预定加速度导数下限之下和/或车辆的加速度不下降到第二加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离的、车辆的加速度的时间导数的时间演变。附加地或替代地，标称控制单元还可以配置成基于相应的距离和相应的速度来确定舒适加速度曲线，该舒适加速度曲线限定允许在预定时间内在车辆的加速度的时间导数不下降到预定加速度导数下限之下和/或车辆的加速度不下降到第二加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离的、车辆的加速度的时间演变。然后，标称控制单元可以配置成用于根据舒适加加速度曲线和/或舒适加速度曲线来确定相应的候选目标加速度。
[0047]
因此，舒适加速度曲线和/或舒适加加速度曲线j
comfort
(t)和分别生成为车辆的加速度和/或加加速度的时间演变，考虑到已经为相应的前方车辆确定的距离和速度来满足舒适度加速度修改方案的条件。优选地，舒适加速度曲线a
comfort
(t)和/或舒适加加速度曲
线j
comfort
(t)分别选自满足舒适加速度修改方案的条件的车辆的加速度和加加速度的所有可能的时间演变，并且对于该条件，最小加加速度值是最大的，即最小的负值(以便使舒适度最大化)。因此，舒适加加速度曲线可以针对为相应的前方车辆确定的相应的距离和相应的速度限定根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度的最舒适的可能方式。
[0048]
当求解用于确定相应曲线的车辆的相应运动方程时，诸如“车辆的加速度的时间导数不下降到预定加速度导数下限之下”(对于所有t，j
comfort
(t)≥j
min
)和“车辆的加速度不下降到第二加速度下限之下”(对于所有t，a
comfort
(t)≥a
min
)的条件可以被强加为相应的约束。
[0049]
值得注意的是，尽管可定制的预定制动加速度修改方案由可存储在包括在acc系统中或连接到acc系统的存储装置中的预定功能来限定，但是舒适曲线(用于加速度和用于加加速度)和紧急曲线(用于加速度和用于加加速度)不需要存储在任何存储装置中，因为它们不是预定函数，而是实时计算并适于具体情况的函数，即，适于特定的前方车辆以及适于由检测模块确定的相应的距离和速度。
[0050]“根据舒适加速度曲线”在本文中可以指根据由舒适加速度曲线限定的车辆的加速度的车辆加速度的时间演变，使得对于根据对应于函数a
comfort
(t)的舒适加速度曲线的时间间隔δt上的时间演变，具有：
[0051]
a(t)＝a
comfort
(t)
[0052]
同样，“根据紧急加速度曲线”在本文中可以指根据由紧急加速度曲线限定的车辆的加速度的车辆加速度的时间演变，使得对于根据与函数j
emergency
(t)相对应的紧急加速度曲线的时间间隔δt上的时间演变，具有：
[0053]
a(t)＝a
emergency
(t)
[0054]“根据舒适加加速度曲线”在本文中可以指根据由舒适加加速度曲线限定的车辆的加速度的时间导数的车辆加速度的时间演变，使得对于根据对应于函数j
comfort
(t)的舒适加加速度曲线的时间间隔δt上的时间演变，具有：
[0055][0056]“根据紧急加加速度曲线”在本文中可以指根据由紧急加加速度曲线限定的车辆的加速度的时间导数的车辆加速度的时间演变，使得对于根据与函数j
emergency
(t)相对应的紧急加加速度曲线的时间间隔δt上的时间演变，具有：
[0057][0058]
优选地，紧急控制单元可以配置为，如果标称控制单元确定不能通过根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度来实现相应的安全距离，和/或如果ics控制单元确定车辆不处于相对于相应的前方车辆停留的不可避免的碰撞中，则确定紧急加加速度曲线和/或紧急加速度曲线。因此，当不可能根据舒适加速度修改方案这样做时，紧急加加速度曲线和/或紧急加速度曲线可以针对为相应的前方车辆确定的相应距离和相应速度来限定修改车辆的加速度的最舒适的可能方式。
[0059]
因此，根据本发明的acc系统可以允许确定车辆的候选目标加速度，用于根据不同
的情况以不同的方式修改车辆的轨迹，特别是其加速度和速度，从而允许根据不同情况的安全要求调整舒适度：除了上述第一情况和第二情况，在第三情况下，在acc系统包括标称控制器并且确定车辆可以根据舒适加速度修改方案建立与切入的前方车辆的安全距离的情况下，车辆的轨迹以舒适的方式被修改，使得车辆的乘坐者几乎不会感觉到减速。
[0060]
由标称控制单元根据舒适加速度修改方案确定相应的候选目标加速度可以包括将相应的候选加速度确定为第一加速度值α1，并且由紧急控制单元根据紧急加速度修改方案确定相应的候选目标加速度可以包括将相应的候选加速度确定为第二加速度值α2，其中第一加速度值大于第二加速度值α1＞α2。因此，第一加速度值可以对应于比第二加速度值更小的减速度，从而反映车辆的加加速度的差异，当根据紧急加速度修改方案确定候选目标加速度时，该差异可以比根据舒适加速度修改方案确定候选目标加速度时更小(更负)。例如，第一加速度值和第二加速度值α1和α2可以对应于在给定的项目迭代时间间隔期间，根据离散时间线中的相应的时间相关的加加速度曲线(舒适加加速度曲线或紧急加加速度曲线)来实现的车辆的加速度的恒定值，使得：
[0061]
α1＝an＝a
n-1
intn(j
comfort
)，for t＝n
·
δt；
[0062]
α2＝an＝a
n-1
intn(j
emergency
)，for t＝n
·
δt。
[0063]
其中intn( )表示对应于相应的加加速度函数的数值积分的函数。值得注意的是，第一加速度值和第二加速度值之间的比较是虚拟的比较，因为对于给定的前方车辆，两个值可能不共存，因为它们中只有一个可以根据车辆相对于相应前方车辆的情况来确定。然而，由于紧急加速度修改方案和舒适加速度修改方案之间的差异，具体地由于应用于舒适加速度修改方案的约束(参见预定时间和加加速度下限和/或第二加速度下限)，其不适用于紧急加速度修改方案，可以推断出根据舒适加速度修改方案实现的加速度值，即，第一加速度值α1可以大于根据紧急加速度修改方案实现的加速度，即，大于第二加速度值α2。
[0064]
由于应用于舒适加速度修改方案的加速度导数下限和/或(第二)加速度下限不适用于紧急加速度修改方案，因此还可以断言，根据舒适加速度修改方案的最小加加速度和/或加速度值可以大于根据紧急加速度修改方案的最小加加速度和/或加速度值。这意味着，当根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度时，加速度随时间的变化可以不是负的，即不是突然的，如可以是当根据紧急加速度修改方案修改车辆的加速度时的那样。
[0065]
根据本发明的一些实施方式，acc系统还可以包括距离控制模块，该距离控制模块与检测模块连接，并且配置成对于所确定的相应距离等于或超过相应安全距离的一个或多个前方车辆的至少一部分中的每一个，确定车辆相对于相应的前方车辆是否处于潜在碰撞状态。这意味着，对于由于其与车辆的距离不小于相应的安全距离而没有致动安全模块的那些前方车辆，致动距离控制模块以确定相对于相应的前方车辆是否存在潜在的碰撞状态。
[0066]“潜在碰撞状态”对应于车辆的状态，其中，如果相应的前方车辆启动完全制动操纵(即，以前方车辆的实际或假定最小加速度(具体为上述预定最小可能加速度)制动)，除非修改车辆的加速度，否则车辆与相应的前方车辆之间的距离将在预定时间间隔内变得小于相应的安全距离。预定时间间隔可以优选地对应于前述迭代时间间隔δt。当考虑车辆的当前轨迹，即加速度和速度，以及为相应的前方车辆假定的全制动操纵和检测到的相应距离，车辆和相应的前方车辆的运动方程的时间演变揭示出当前所满足的相应安全距离即将
被违反时，可以由距离控制模块确定潜在的碰撞状态。
[0067]
如果距离控制模块确定车辆相对于相应的前方车辆处于潜在碰撞状态，则距离控制模块还配置成用于根据预定的距离控制加速度修改方案来确定相应的候选目标加速度。距离控制加速度修改方案可以配置成至少在所述预定时间间隔内保持车辆和前方车辆之间的安全距离，其中所述相应的候选目标加速度优选地小于车辆的当前加速度和/或等于或小于将根据预定制动加速度修改方案确定的候选目标加速度。
[0068]
换句话说，当距离控制模块确定潜在碰撞状态时，距离控制模块确定相应的候选目标加速度，如果该候选目标加速度被实现为用于修改车辆的加速度，则该候选目标加速度使车辆减速，使得继续满足相应的安全距离。相反，如果距离控制模块确定车辆相对于相应的前方车辆不处于潜在的碰撞状态，则车辆的轨迹(具体为加速度)可以保持不被修改。
[0069]
在一些实施方式中，距离控制加速度修改方案可以对应于用于限定安全距离的预定制动加速度修改方案。通过这种方式，即使在当前迭代间隔期间前方车辆突然启动全制动操纵，在下一迭代间隔期间检测到潜在碰撞之后，具体地通过根据预定制动加速度修改方案修改车辆的加速度，仍然可以避免潜在碰撞。
[0070]
距离控制模块(其对于满足相应安全距离的前方车辆被致动，而安全模块的致动不是必需的)配置成用于确保不执行轨迹修改，这随后将导致对相应安全距离的违反。因此，就车辆的可控行为而言，相对于前面车辆的安全距离总是保持不变。如果前方车辆突然违反相应的安全距离，例如通过在距车辆小于相应的安全距离的距离处横向切入车辆在其上行驶的车道中，则致动安全模块以解决如上所述的情况。否则，距离控制模块确保相对于每个前方车辆的安全距离总是保持不便，具体地通过根据距离控制加速度修改方案修改车辆的加速度来修改车辆的加速度，如果需要的话，通过相应地确定候选目标加速度。
[0071]
通过距离控制模块根据距离控制加速度修改方案修改车辆的加速度可以包括根据预定的距离控制加速度曲线和/或根据预定的距离控制加加速度曲线来修改车辆的加速度，并且可以相应地配置距离控制模块。距离控制加速度曲线和/或距离控制加加速度曲线可以是单调递减的时间相关函数，并且可以被约束为预定最小加加速度。通过根据距离控制加速度曲线和/或距离控制加加速度曲线修改车辆的加速度，在确定潜在碰撞状态的情况下，可以以舒适的方式控制车辆的减速。距离控制加速度曲线和/或距离控制加加速度曲线可以是可定制的。
[0072]
根据一些实施方式，所确定的距离小于相应安全距离的一个或多个检测到的前方车辆的所述至少一部分，即致动安全模块以确定相应候选目标加速度的一个或多个检测到的前方车辆的所述至少一部分，和/或所确定的距离等于或超过相应安全距离的一个或多个检测到的车辆的所述至少一部分，即致动距离控制模块以确定相应候选目标加速度的一个或多个检测到的车辆的所述至少一部分，在每种情况下包括不满足排除条件的前方车辆，其中对于给定的前方车辆满足排除条件，如果：
[0073]-存在另一检测到的前方车辆，对于该前方车辆，所确定的距离和所确定的速度分别小于对于所述给定的前方车辆所确定的距离和速度；和/或
[0074]-对于所述给定的前方车辆确定的距离与车辆的停止距离之间的差等于或大于零或安全裕度，其中车辆的停止距离对应于直到车辆达到零速度车辆所覆盖的距离，具体地根据预定的制动加速度修改方案。
[0075]
如果对于给定的前方车辆满足上述两个条件中的任何一个或两个，则满足排除条件，这意味着所述给定的前方车辆不属于由安全模块或距离控制模块确定相应的候选目标加速度的一个或多个检测到的前方车辆的至少一部分。换句话说，如果给定的前方车辆满足排除条件，则在确定候选目标加速度方面忽略所述给定的前方车辆。这是合理的，如下所述：
[0076]
对于第一条件：如果存在确定的距离和确定的速度分别小于为所述给定的前方车辆确定的距离和速度的另一个前方车辆，这意味着给定的前方车辆是可以忽略的更快的前方车辆，具体地当假定所有的前方车辆具有相同的最小加速度(即相同的最大减速度)时，因为如果对于所述另一前方车辆(即，对于较慢和较靠近的前方车辆)避免了与其的碰撞，则可以排除与所述给定的前方车辆的碰撞。
[0077]
对于第二条件：如果为所述给定的前方车辆确定的距离与车辆的停止距离之间的差等于或大于零或安全裕度，则这意味着，即使给定的前方车辆瞬时停止在对应于(当前)相应的检测位置的位置，以其当前速度移动并且优选地根据车辆的最大加速度尽可能多地加速的车辆具体地根据预定的制动加速度修改方案仍然可以及时地停止以避免与所述给定的前方车辆的碰撞。安全裕度可以对应于在预定时间间隔期间由车辆覆盖的距离，具体地在保持当前轨迹的同时，并且优选地以车辆的最大可能加速度，以便在当前迭代期间考虑车辆的动力学。
[0078]
在任何考虑的情况下，如果给定的前方车辆满足排除条件，则可以忽略该车辆，以便节省计算资源，因为该车辆与为实际目的而确保车辆的安全性无关。然后，仅针对与确保车辆的安全性相关的前方车辆，即针对不满足排除条件的前方车辆，计算候选目标加速度。
[0079]
在一些实施方式中，本发明的acc系统还可以包括选择模块，该选择模块配置成用于在由安全模块或距离控制模块确定的所有候选目标加速度中选择最小候选目标加速度，其中该最小候选目标加速度小于所有其他候选目标加速度。通过选择最小候选目标加速度，选择模块考虑到前方车辆引起最危险的情况(即需要最大的减速度)确保选择为了确保车辆的安全性而需要的候选目标加速度。这是通过使安全模块和距离控制模块确定相应的前方车辆的相应候选目标加速度，然后由选择模块选择最小的候选目标加速度，即所需的最强减速来实现的。
[0080]
根据一些实施方式，acc系统还可以包括速度控制模块，该速度控制模块与检测模块连接并且配置成用于确定配置为不超过检测范围速度的车辆的目标速度。检测范围速度是车辆在检测范围距离上，优选地从车辆的最大加速度的状态(为了使安全裕度最大化)和/或根据预定制动加速度修改方案，可以转变为零速度状态的最大速度。检测范围距离是可以由检测模块检测到前方车辆的距车辆的最大距离。例如，如果检测范围距离是200m，则可以在距车辆至多200m的距离处检测到前方车辆，而在距车辆大于200m的距离处不能检测到前方车辆。
[0081]
一旦检测模块检测到一个或多个前方车辆，则致动安全模块和/或距离控制模块以确定相应的候选目标加速度。如果在距车辆小于相应安全距离的距离处检测到一个或多个前方车辆中的至少一个，例如在前方车辆以小于相应安全距离的距离切入车辆的前方的情况下，致动安全模块。无论在距车辆的距离等于或大于相应的安全距离时是否检测到一个或多个前方车辆中的至少一个，都可以致动距离控制模块。
[0082]
本发明还涉及一种车辆，其包括车辆轨迹控制系统和根据前述实施方式中的任一个的acc系统。车辆轨迹控制系统配置成用于分别根据目标速度或acc系统所确定的候选目标加速度来控制车辆的加速度和/或速度。车辆轨迹控制系统可以包括例如车辆的电机、传动系统和/或允许以受控方式选择性地加速或减速车辆的制动系统。在acc系统中，候选目标加速度可以由安全模块和/或由用于相应的前方车辆的距离控制模块来确定。
[0083]
优选地，车辆轨迹控制系统可以配置成用于例如由acc系统的选择模块根据从为相应的多个检测到的前方车辆确定的多个候选目标加速度中选择的最小候选目标加速度来控制车辆的加速度和/或速度。根据情况，例如在acc系统的检测模块没有检测到前方车辆的情况下，可以不确定候选目标加速度，而是acc系统的速度控制模块可以确定检测范围速度。因此，车辆轨迹控制系统还可以配置成用于根据与车辆的检测范围速度相对应的目标速度来控制车辆的速度。
[0084]
本发明的车辆通过其包括的acc系统，能够以具有改善的舒适度的安全方式实现自适应巡航控制，在必要时为了安全牺牲舒适度，但是在安全允许时提供改善的舒适度。
[0085]
本发明还涉及一种确定车辆的目标加速度的方法。该方法可以是计算机实现的方法和/或由根据上述实施方式中的任一个的acc系统实现的方法，其中所述模块，具体为检测模块、安全模块、速度控制模块、选择模块和距离控制模块可以是或对应于由一个或多个处理器实现的软件产品的不同模块。然而，所述模块，具体为检测模块、安全模块、速度控制模块、选择模块和距离控制模块可以是或对应于不同的相应配置的处理器。
[0086]
该方法包括检测在车辆前方行驶的一个或多个前方车辆，具体为在与车辆相同的车道上行驶的一个或多个前方车辆。可以由本发明的acc系统的检测模块检测一个或多个前方车辆。
[0087]
该方法还包，具体地通过本发明的acc系统的检测模块确定一个或多个检测到的前方车辆中的每一个相对于车辆的速度和距离。在每种情况下，确定相应的速度和距离可以包括直接测量相应的速度和距离或者接收和解译包含关于相应的速度和距离的信息的信号，例如借助于车辆间通信系统。
[0088]
该方法还包括对于一个或多个检测到的前方车辆中的至少一部分中的每个前方车辆，即对于检测到的前方车辆中的每个或一些，通过确定相应的候选目标加速度，并且通过选择最小候选目标加速度，即所有确定的候选目标加速度中的最小候选目标加速度作为目标加速度，来确定目标加速度。
[0089]
确定相应的前方车辆的相应的候选目标加速度包括在每种情况下，确定相应的确定距离是否小于相应的安全距离，该安全距离对应于以上针对本发明的acc系统所述的安全距离。因此，安全距离(sdi)可以具体地对应于车辆(v0)与相应的前方车辆(vi)之间的距离，在相应的前方车辆(vi)完全制动的情况下，优选地从车辆的最大加速度的状态和/或根据预定的制动加加速度曲线(对应于前述的预定制动加加速度曲线)，车辆(v0)可以在该距离上停止而不与相应的前方车辆(vi)碰撞。如果相应的确定距离小于相应的安全距离，则该方法还包括：
[0090]
确定车辆相对于相应的前方车辆是否处于或将处于不可避免的碰撞状态，并且如果车辆相对于相应的前方车辆处于不可避免的碰撞状态，则将相应的候选目标加速度确定为车辆的最小可能加速度。如前所述，不可避免的碰撞状态对应于车辆的以下状态，在该状
态下，与相应的前方车辆的碰撞是不可避免的，而不管如何修改车辆的加速度，具体地对于相应的前方车辆，假定预定的安全加速度；以及
[0091]
如果车辆相对于相应的前方车辆不处于不可避免的碰撞状态，则根据紧急加速度修改方案确定相应的候选目标加速度，其中紧急加速度修改方案被限定为用于在预定时间内和/或在车辆的加速度不下降到第一预定加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离。
[0092]
在一些实施方式中，如果相应的确定距离小于相应的安全距离并且车辆相对于相应的前方车辆不处于不可避免的碰撞状态，则确定对于相应的前方车辆相应的候选目标加速度还可以包括：
[0093]
确定通过根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度来实现相应的安全距离是否可行，其中舒适加速度修改方案被限定为用于在预定时间内和/或在车辆的加速度的时间导数不下降到预定加速度导数下限之下的情况下和/或在车辆的加速度不下降到第二预定加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离，以及
[0094]
如果根据舒适加速度修改方案实现相应的安全距离是可行的，则根据舒适加速度修改方案确定相应的候选目标加速度。然后，如果车辆相对于相应的前方车辆不处于不可避免的碰撞状态并且根据舒适加速度修改方案实现相应的安全距离是不可行的，则可以根据紧急加速度修改方案来确定相应的候选目标加速度。
[0095]
确定通过根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度来实现相应的安全距离是否可行可以包括假定相应的前方车辆以恒定的速度(优选地，对应于所确定的相应的速度)运动。
[0096]
该方法还可以包括：基于为相应的前方车辆确定的相应的距离和相应的速度，确定紧急加加速度曲线，该紧急加加速度曲线限定允许在预定时间内和/或在车辆的加速度不下降到第一预定加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离的、车辆的加速度的时间导数的时间演变。附加地或替代地，该方法可以包括基于相应的距离和相应的速度来确定紧急加速度曲线，该紧急加速度曲线限定允许在预定时间内和/或在车辆的加速度不下降到第一预定加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离的、车辆的加速度的时间演变。然后，根据紧急加速修改方案来确定相应的候选目标加速度可以包括：根据紧急加加速度曲线和/或紧急加速度曲线来确定相应的候选目标加速度。
[0097]
在一些实施方式中，该方法还可以包括：基于为相应的前方车辆确定的相应的距离和相应的速度，确定紧急加加速度曲线，该紧急加加速度曲线限定允许在预定时间(tc)内并且在车辆的加速度不会下降到预定加速度下限之下和/或车辆的加速度不会下降到第二加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离的、车辆的加速度的时间导数的时间演变。附加地或替代地，该方法可以包括基于相应的距离和相应的速度来确定舒适加速度曲线，该舒适加速度曲线限定允许在预定时间内在车辆的加速度的时间导数不会下降到预定加速度导数下限之下和/或车辆的加速度不会下降到第二加速度下限之下的情况下实现相应的安全距离的、车辆的加速度的时间演变。然后，根据紧急加速度修改方案来确定相应的候选目标加速度可以包括根据舒适加加速度曲线和/或舒适加速度曲线来确定相应的候选目标加速度。
[0098]
优选地，如果通过根据舒适加速度修改方案修改车辆的加速度不能实现相应的安
全距离和/或如果车辆不处于相对于相应的前方车辆停留的不可避免的碰撞中，则可以确定紧急加加速度曲线和/或紧急加速度曲线。
[0099]
确定车辆相对于相应的前方车辆是否处于不可避免的碰撞状态可以包括假定用于相应的前方车辆的预定的安全加速度。
[0100]
根据舒适加速度修改方案确定相应的候选目标加速度可以包括将相应的候选加速度确定为第一加速度值；并且其中，根据紧急加速度修改方案确定相应的候选目标加速度包括将相应的候选加速度确定为第二加速度值；其中第一加速度值大于第二加速度值。
[0101]
根据舒适加速度修改方案的车辆的加速度或其时间导数的最小值可以大于根据紧急加速度修改方案的车辆的加速度或其时间导数的最小值。
[0102]
在一些实施方式中，确定相应的前方车辆的相应的候选目标加速度还可以包括，如果相应的确定距离等于或超过相应的安全距离，则确定车辆相对于相应的前方车辆是否处于潜在的碰撞状态，其中潜在的碰撞状态对应于车辆的以下状态，在该状态下，如果相应的前方车辆启动全制动操纵，则车辆与相应的前方车辆之间的距离将在预定时间间隔内变得小于相应的安全距离，除非车辆的加速度被修改(如先前所限定的)。如果车辆相对于对应的前方车辆处于潜在碰撞状态，则确定相应的前方车辆的相应的候选目标加速度还可以包括根据预定的距离控制加速度修改方案来确定相应的候选目标加速度(ctai)。距离控制加速度修改方案可以对应于预定的制动加速度修改方案。
[0103]
根据一些实施方式，一个或多个检测到的前方车辆的所述至少一部分(即对于其确定相应的候选目标加速度的前方车辆)包括不满足排除条件的前方车辆，其中对于给定的前方车辆满足排除条件，如果-存在另一车辆，对于该车辆，所确定的距离和所确定的速度分别小于为所述给定的车辆所确定的距离和速度；和/或
[0104]-为所述给定的前方车辆确定的距离与车辆的停止距离之间的差等于或大于零或安全裕度，其中车辆的停止距离对应于在执行完全制动操纵时(具体地根据预定的制动加速度修改方案)直到车辆达到零速度状态所覆盖的距离。
[0105]
该排除条件对应于先前描述的用于本发明的acc系统的排除条件。
[0106]
在本发明的优选实施方式中，该方法可以以规则的时间间隔重复。优选地，规则的时间间隔可以对应于前述迭代时间间隔δt，使得可以在每个时间间隔δt循环地重复检测一个或多个前方车辆、确定它们中的每一个的速度和距离以及确定目标加速度的步骤。
[0107]
在一些实施方式中，所述方法还可以包括具体地从车辆的最大加速度状态和/或根据预定的制动加速度修改方案确定车辆的配置为不超过检测范围速度的目标速度，其中检测范围速度是在检测范围距离上车辆可以从其转换到零速度状态的最大速度，其中检测范围距离是距车辆的最大距离，在该最大距离处可以由检测模块检测到前方车辆，优选地从车辆的最大加速度状态和/或根据预定的制动加速度修改方案。
附图说明
[0108]
图1示出了根据本发明的实施方式的车辆的示意性表示。
[0109]
图2示意性地示出了连接到车辆轨迹控制系统的根据本发明的实施方式的自适应巡航控制系统。
[0110]
图3示意性地示出了在没有在车辆前面行驶的前方车辆的情况下车辆的第一交通
情况。
[0111]
图4示意性地示出了示例性的预定制动加加速度曲线。
[0112]
图5示意性地示出了在具有在车辆前面行驶的前方车辆的情况下车辆的第二交通情况。
[0113]
图6示意性地示出了在具有在车辆前面行驶的前方车辆的情况下车辆的第三交通情况。
[0114]
图7示出了示意性地示出根据本发明的实施方式的确定车辆的候选目标加速度的方法的流程图。
[0115]
图8示意性地示出了示例性舒适加加速度曲线(图8a)和示例性紧急情况加加速度曲线(图8b)。
[0116]
图9示出了示意性地示出根据本发明的实施方式的确定车辆的目标加速度的方法的流程图。
具体实施方式
[0117]
为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图中所示的优选实施方式，并且将使用特定的语言来描述该实施方式。然而，应该理解的是，本发明的范围并无意由此受到限制，对于本发明所涉及的领域的技术人员来说，可以预想到在所示设备中的这种改变和进一步的修改以及在其中所示的本发明原理的这种进一步的应用通常会在现在或将来发生。
[0118]
图1示意性地示出了包括车辆轨迹控制系统40和自适应巡航控制(acc)系统10的车辆v0在道路上行驶的情况。车辆轨迹控制系统40配置成用于控制车辆v0的加速度a0和速度v0，并且可以包括例如车辆v0的电机、传动系统和制动系统。车辆轨迹控制系统40与acc系统10可操作地连接，并且可以基于从acc系统10接收到的控制指令来调节车辆v0的加速度和速度。
[0119]
在车辆v0的前面，在距车辆v0的距离d1处，前方车辆v1以速度v1在与车辆v0相同的方向上行驶。如图1所示，距离d1是在车辆v0的前保险杠与前方车辆v1的后保险杠之间测量的。
[0120]
图2示出车辆v0的acc系统10的部件的示意图。acc系统10包括检测模块12、安全模块14、距离控制模块20、选择模块22和速度控制模块24。安全模块14、距离控制模块20和速度控制模块24中的每一个都与检测模块12连接。安全模块14和距离控制模块20与选择模块22连接。安全模块14包括标称控制单元16、紧急控制单元18和ics控制单元17。尽管在图2中未示出，但是acc系统10包括连接端口，acc系统10，具体为选择模块22和速度控制模块24通过该连接端口与车辆轨迹控制系统40连接，以便向车辆轨迹控制系统40提供控制指令。模块12、14、20、22、24和40中的每一个以及控制单元16、17和18中的每一个可以是由一个或多个处理器执行的软件产品的相应模块，但是它们也可以对应于一个或多个独立的处理器。例如，模块12、14、20、22、24和40中的每一个以及控制单元16、17和18中的每一个可以是独立的处理器。在其它示例中，模块12、14、20、22、24和控制单元16、17和18可对应于一个处理器，而系统40对应于另一个处理器。
[0121]
检测模块12包括安装在车辆v0前方的雷达传感器装置系统，其配置成用于检测前方车辆v1(以及在车辆v0的前面行驶的任何其它前方车辆)，并且用于针对每一个前方车辆
中的每一个，在104i处分别确定相应的距离和速度di、vi，即(d1，v1)、(d2，v2)、(d3，v3)和(d4，v4)，例如通过使用检测模块12的雷达传感器装置的直接测量。基于为每个前方车辆确定的相应的距离和速度di、vi，检测模块12在每种情况下确定相应的安全距离sdi，该安全距离sdi是在从车辆v0的最大加速度状态对相应的前方车辆vi进行完全制动的情况下，车辆v0可以根据预定制动加加速度曲线j
brake
(t)停止而不与相应的前方车辆vi碰撞的距车辆v0的距离。
[0133]
在图5和图6所示的情况下，前方车辆v1和v2分别距车辆v0的距离d1、d2小于相应的安全距离sd1和sd2，而前方车辆v3和v4距车辆v0的各个距离d3、d4大于相应的安全距离sd3和sd4。
[0134]
在106i处，检测模块12针对每个前方车辆vi将计算出的安全距离sdi与各自的确定距离di进行比较，并基于此致动安全模块14或距离控制模块20以确定相应的候选目标加速度ctai。
[0135]
如果106i的结果显示所确定的距离di大于或等于对应的安全距离sdi，如为前方车辆v3和v4的情况，则方法100i进行到108i，在108i处检查前方车辆v3和v4中的任何一个是否满足排除条件。
[0136]
如果出现以下情况，对于前方车辆vi满足排除条件：
[0137]-存在另一前方车辆vj，对于该车辆，确定的距离dj和确定的速度vj分别小于为所述给定前方车辆确定的距离和速度(dj《di,vj《vi)；和/或
[0138]-为所述给定前方车辆dj所确定的距离与车辆v0的停止距离d
stop
之间的差等于或大于零或安全裕度，其中，车辆的停止距离d
stop
对应于直到当根据预定制动加加速度曲线减速时车辆达到零速度状态车辆v0所覆盖的距离。
[0139]
在图5和6所示的情况下，如果例如前方车辆v3进一步远离车辆v0并比前方车辆v4移动得更快，则前方车辆v3也满足第一条件，并因此满足排除条件。因此，方法1003(即，当执行用于确定前方车辆v3的候选目标加速度时的方法100i)在1083之后结束，并且不返回候选目标加速度(参照图7中的“结束”)。
[0140]
对于不满足排除条件的前方车辆，例如对于前方车辆v4，该方法继续到110i，致动距离控制模块20以确定候选目标加速度ctai。
[0141]
在110i处，距离控制模块20考虑车辆v0的速度和加速度，前方车辆v4的确定速度v4以及车辆v0与前方车辆v4之间的确定距离d4来求解车辆v0和前方车辆v4的运动方程，并在下一迭代期间确定是否违反相应的安全距离sd4，即，在从当前时间t
now
开始的即将到来的预定时间间隔δt期间，假定车辆v0和前方车辆v4的速度保持不变。如果是这种情况，则在114i处根据图4所示的预定制动加加速度曲线j
brake
(t)来确定候选目标加速度cta4。否则，在112i处，cta4被确定为对应于车辆的当前加速度a0，使得车辆v0的轨迹保持不受影响。
[0142]
如果106i的结果显示所确定的距离di小于相应的安全距离sdi，如为前方车辆v1和v2的情况，则致动安全模块14以确定相应的候选目标加速度。方法100i进行到120i，其中ics控制单元17确定车辆v0相对于相应的前方车辆vi是否处于ics中，假定相应的前方车辆vi以预定的安全加速度a
safe
减速，例如预定的安全加速度a
safe
＝-3ms-2
。如果该测试的结果是肯定的，则相应的候选目标加速度ctai被确定为对应于车辆v0的最小可能加速度a
0min
，即，候选目标加速度被选择为对应于车辆v0启动全制动操纵。
[0143]
如果在120i处的测试结果是否定的，意味着相应的前方车辆vi不在ics情况下，则标称控制单元16在124i处通过求解车辆v0和相应的前方车辆vi的运动方程(例如，在这种情况下为v1或v2)来确定通过根据舒适加速度修改方案修改车辆v0的加速度a0来建立相应的安全距离sdi是否是可行的，例如，在预定时间限制tc内，并且车辆v0的加加速度j0＝da0/dt不下降到预定加加速度下限j
lim
之下，并且假定相应的前方车辆vi以对应于所确定的相应速度vi的恒定速度运动。在其它配置中，加速度修改方案可以附加地或替代地强加车辆v0的加速度a0不应降至预定加速度下限(例如a
min
＝-5ms-2
)之下的条件。在所考虑的示例中，预定时间为tc＝2s，并且预定加加速度下限为j
lim
＝-10ms-3
。
[0144]
如果标称控制单元16在124i处确定通过根据舒适加速度修改方案修改车辆v0的加速度a0来建立相应的安全距离sdi是可行的，即如果在124i处的测试结果是肯定的，则标称控制单元16在126i处确定配置为用于根据舒适加速度修改方案以最小可能的加加速度并考虑为相应的前方车辆vi确定的相应的距离di和速度vi来修改车辆v0的加速度a0的舒适加加速度曲线j
comfort
(t)。
[0145]
通过确定强加了由舒适加速度修改方案限定的上述约束条件的车辆v0和相应的前方车辆vi的运动方程的解，并且在所有可能的解中选择解j(t)(对于该解j(t)，车辆的加加速度的最小值j
comfortmin
最大，即对于该解j(t)，j
comfortmin
最接近于零)来确定舒适加加速度曲线j
comfort
(t)，以使舒适性最大化。
[0146]
在图8a中示意性地示出了示例性的舒适加加速度曲线j
comfort
(t)。如图8a所示，根据舒适加加速度曲线j
comfort
(t)的加加速度不会下降到预定加加速度下限j
lim
之下。
[0147]
在确定了前方车辆vi的舒适加加速度曲线j
comfort
(t)之后，标称控制单元16然后在128i处将相应的候选目标加速度ctai设定为根据舒适加加速度曲线j
comfort
(t)确定的第一加速度值α1，即根据：
[0148][0149]
否则，如果在124i处的测试结果是否定的，则在130i处，致动紧急控制单元18以确定配置为用于根据紧急修改方案(即，在预定时间tc内)修改车辆v0的加速度a0并且使得车辆的加速度a0不下降到预定加速度下限a
min
＝-10ms-2
之下的紧急加加速度曲线j
emergency
(t)，但是车辆的加加速度不由j
lim
约束。
[0150]
通过确定强加了由紧急加速度修改方案限定的上述约束条件的车辆v0和相应的前方车辆vi的运动方程的解，并且在所有可能的解中选择解j(t)(对于该解j(t)，车辆的加加速度的最小值j
emergencymin
最大，即对于该解j(t)，j
emergencymin
最接近于零)来确定紧急加加速度曲线j
emergency
(t)，以使舒适性最大化。
[0151]
在图8b中示意性地示出了示例性的紧急加加速度曲线j
emergency
(t)。如图8b所示，根据紧急加加速度曲线j
emergency
(t)的加加速度确实下降到预定加加速度下限j
lim
之下，这与舒适加加速度曲线j
comfort
(t)不同。舒适加加速度曲线j
comfort
(t)的最小加加速度值大于紧急加加速度曲线j
emergency
(t)的最小值(参见图8a)。因此，与根据舒适加加速度曲线j
comfort
(t)相比，车辆v0的加速度可以根据紧急加加速度曲线j
emergency
(t)更迅速地减小，但是使乘坐者具有较低的舒适度。
[0152]
在130i处确定用于前方车辆vi的紧急加加速度曲线j
emergency
(t)之后，紧急控制单元18在132i处将相应的候选目标加速度cta1或cta2设定为根据紧急加加速度曲线j
emergency
(t)确定的第二加速度值a2，即根据：
[0153][0154]
图9示意性地示出了acc系统10如何通过为前方车辆v1、v2、v3和v4中的每一个确定相应的候选目标加速度来确定目标加速度a
target
。在2021至2024处，分别对前方车辆v1、v2、v3和v4中的每一个顺序地或并行地执行方法100i。
[0155]
对于前方车辆v1、v2、v3和v4中的每一个，相应的方法100i根据该特定前方车辆v1相对于车辆v0的相对情况，产生相应的候选目标加速度ctai作为输出。
[0156]
在图5所示的示例性情况下，对于前方车辆v1或v2中的任一个都没有确定ics。对于前方车辆v1，标称控制单元16在1241处根据车辆v0和前方车辆v1的运动方程确定在预定时间tc内通过修改车辆v0的加速度a0而不使车辆的加加速度降低到预定加加速度下限j
lim
之下来建立安全距离sd1是不可行的。因此，在1321处由紧急控制单元18确定候选目标加速度cta1作为方法1001的结果，以对应于：
[0157][0158]
这对应于值α2，该值小于如果在1241处的测试结果是肯定的则将对于前方车辆v1确定的值α1。
[0159]
对于前方车辆v2，标称控制单元16在1242处根据车辆v0和前方车辆v2的运动方程确定在预定时间tc内通过根据在1262处对于前方车辆v2确定的舒适加加速度曲线j
comfort
(t)修改车辆v0的加速度a0而不使车辆的加加速度降低到预定加加速度下限j
lim
之下来建立安全距离sd2是可行的。因此，在1282处由标称控制单元16将候选目标加速度cta2确定为方法1002的结果，以对应于：
[0160][0161]
对于前方车辆v3，在1083处的排除条件检查是肯定的，对其没有确定候选目标加速度(参见图9中的2043)。
[0162]
对于前方车辆v4，距离控制模块20在1104处确定在当前预定时间间隔δt的过程中将违反相应的安全距离sd4，为此，为了避免这种情况，由距离控制模块20在1144处确定候选目标加速度cta4作为方法1004的结果以对应于：
[0163][0164]
对于前方车辆v1、v2、v3和v4中的每一个执行的方法100i的结果被确定(参考图9中的2041、2042、2043、2044)并发送到选择模块22，选择模块22在206处选择最小候选目标加速度，即，cta1、cta2和cta4的值中的最小值min(cta1,cta2,cta4)作为目标加速度。
[0165]
在所考虑的示例中，假设例如cta1《cta2《cta4，在206处，选择模块22选择cta1作为
目标加速度a
target
。
[0166]
然后，在208处，acc系统10将值a
target
＝cta1发送到车辆轨迹控制系统40，以便在返回到步骤202i之前被实现为车辆v0的新加速度以重新启动迭代循环。结果，车辆以安全和舒适性之间最佳的可能平衡对相对于前方车辆v1、v2、v3和v4的当前交通状况作出反应。
[0167]
值得注意的是，如果已经由ics控制单元17在相应的120i处为前方车辆v1、v2、v3和v4中的任一个确定了ics，则相应的ctai将对应于车辆的最小可能加速度a
0min
，对于该最小可能加速度，在206处的选择结果将传递a
0min
作为输出，并且车辆轨迹控制系统40将在208处启动车辆v0的完全制动操纵。
[0168]
尽管在附图和前面的说明书中详细示出和说明了优选的示例性实施方式，但是这些实施方式应当被视为纯粹是示例性的，而不是对本发明的限制。在这一点上应当注意，仅示出和说明了优选的示例性实施方式，并且应当保护当前或将来处于权利要求所限定的本发明的保护范围内的所有变化和修改。