CN101722954B - 车辆对接辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆对接辅助系统。一种用于将牵引车辆与被牵引车辆对接的自动对接系统，包括感测装置、控制器、自动转向系统、自动制动系统和多个目标。感测装置检测位于被牵引车辆的联结件上的多个目标。控制器基于多个目标的检测来确定牵引车辆相对于被牵引车辆的位置。控制器自动将牵引车辆向被牵引车辆转向以帮助将牵引车辆对接到被牵引车辆。控制器接合自动制动系统，以使牵引车辆按要求缓速或停止。

Description

车辆对接辅助系统

技术领域

本发明一般地涉及用于车辆的对接辅助系统。更特定地，本发明涉及用于将牵引车辆引导向被牵引车辆的系统。

背景技术

许多车辆，包括轿车、卡车、拖拉机和其他越野车辆，能够牵引车辆。被牵引车辆的例子包括挂车、宿营车、农用设备、建筑设备或其他机动车辆。典型地，牵引车辆通过拴系系统联接到被牵引的挂车。拴系系统典型地包括两个联接部件，例如球和联结件，它们能够可移开地联接到一起。通过将牵引车辆的联接部件与被牵引车辆的联接部件对齐且将牵引车辆或被牵引车辆之一或二者移动到一起而将联接部件联接到一起。

然而，将牵引车辆联接到被牵引车辆可能难于执行，主要是因为牵引车辆的操作者不具有对于拴系系统的球和联结件的直接视线。即使在可能存在直接视线或可利用其他辅助，例如向牵引车辆的操作者发送球和联结件之间距离的信息的电子感测系统时，对齐和定位不精确仍可能发生。因此，在现有技术中存在对接辅助系统的需求，所述对接辅助系统在来自牵引车辆操作者的最小输入的情况下将牵引车辆向被牵引车辆引导。

发明内容

本发明提供用于对接牵引车辆与被牵引车辆的自动对接系统。自动对接系统包括感测装置、控制器、自动转向系统、自动制动系统和多个目标。感测装置检测位于被牵引车辆的联结件上的多个目标。控制器基于多个目标的检测来确定牵引车辆相对于被牵引车辆的定位。控制器自动将牵引车辆向被牵引车辆转向以帮助将牵引车辆对接到被牵引车辆。控制器可以接合自动制动系统，以使牵引车辆缓速或停止。

本发明的另外的方面和优点将通过参考如下描述和附图变得显见，其中相同的附图标号指相同的部件、元件或特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于图示目的且不意图于以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本发明的原理的对接辅助系统的实施例的示意图；

图2是用于运行本发明的对接辅助系统的方法；和

图3是根据本发明的原理的对接辅助系统的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

如下的描述仅在本质上是示例的，且不意图于限制本公开、申请或使用。

现在参考图1，用于辅助将第一车辆与第二车辆对接或联接的系统总的以附图标号10指示。对接辅助系统10与作为第一车辆的示例的牵引车辆12和作为第二车辆的示例的被牵引车辆14一起使用。应认识到的牵引车辆12可以具有多种形式而不偏离本发明的范围，例如具有轿车、卡车、拖拉机或其他越野车辆的形式。类似地，应认识到的是被牵引车辆14可以具有多种形式，例如具有挂车、宿营车或其他机动车辆的形式。牵引车辆12大体上包括从其后部18延伸的舌部16。车辆联接构件或球20固结地固定到舌部16端部处的缓冲器或其他标准部件。被牵引车辆14大体上包括限定球接收器24的远程联接构件或联结部件22。球接收器24定尺寸为接收牵引车辆12的球20，如将在下文中更详细地描述。锁定机构26联接到联结部件22且可操作以选择地将球20锁定在球接收器24内。应认识到的是车辆联接构件20和远程联接构件22可以具有不同于球和球接收器的多种形式，而不偏离本发明的范围。

对接辅助系统10包括感测装置52、多个感测元件或目标54、自动转向系统56、自动制动系统58、至少一个物体预撞击传感器60和控制器62。感测装置52可运行以感测多个目标54，如将在下文中详细描述。在本实施例中，感测装置52是光学检测机构，例如安装在牵引车辆12的后部18处的摄像机。然而，应认识到的是感测装置52可以是任何能够感测多个目标54的装置。例子包括但不限制于红外照相机、雷达或声发射器和/或磁检测装置。

多个目标54安装或另外地接附到被牵引车辆14的联结件22，相互间分开已知或标定的距离。目标54可以通过多种方式接附到联结件22，包括例如磁性或粘附方式。替代地，目标54可以整体地形成在联结件22上。在所提供的实施例中的目标54是彩色盘，它们能够提供与联结件22的视觉对比，使得感测装置54可以感测或检测多个目标54的位置。然而，应认识到的是所使用的目标54的类型将取决于安装到牵引车辆12的感测装置52的类型。另外，虽然三个目标54使用在本实施例中，但应认识到的是可以使用任何个数的目标54，只要存在至少两个相互间以已知距离分开定位的目标54。

自动转向系统56位于牵引车辆12内且可运行以使牵引车辆12转向而无需来自牵引车辆12的操作者或驾驶员的输入。自动转向系统56例如可以是主动前轮转向系统，如在2004年12月20日提交的且在此通过引用合并而如完全披露的共同受让美国专利No.7,181,326中描述。

自动制动系统58也位于牵引车辆12内且可运行以自动接合和分离牵引车辆12内的一个或多个制动器(未示出)，以使牵引车辆12从移动中停止。自动制动系统58可以是联接到制动器或防抱死制动系统或牵引控制系统的一部分的分开的系统。具有自动制动的示例的防抱死制动系统和牵引控制系统在1991年10月21日提交的且在此通过引用合并而如完全披露的共同受让美国专利No 5,163,744中描述。

物体预撞击传感器60位于牵引车辆12的后部18处，例如在后部缓冲器64上，且可运行以检测牵引车辆12后方的物体的存在。物体预撞击传感器60可以具有多种形式，例如雷达或声学发射器和检测器，它发出信号以检测牵引车辆12后方的物体。

控制器62例如是车辆控制模块，或其他电子装置，具有预编程数字计算机或处理器、控制逻辑、用于存储数据的存储器和至少一个I/0外设。然而，可以使用其他类型的控制器而不偏离本发明的范围。控制器62与感测装置52、自动转向系统56、自动制动系统58和物体预碰撞传感器60通讯。更特定地，控制器62构造为接收来自感测装置52和物体预碰撞传感器60的数据信号，且发送控制信号到自动转向系统56和自动制动系统58。

转向图2，用于运行对接辅助系统10的方法总的通过附图标号80指示。应认识到的是在方法80中的步骤优选地对应于控制器62内的控制逻辑。当牵引车辆12的操作者启动指示希望在步骤82中将球20与联结件22对接的对接模式时，对接系统10被激活。对接模式的启动可以通过接合牵引车辆12内的与控制器62通讯的开关或杆(未示出)来完成。然后，感测装置52在步骤84处感测目标54的位置。控制器62接收指示目标54的感测到的位置的输入信号，且在步骤86处计算距离和转向角度。距离是目标54和球20之间的距离，且转向角度是球20和目标54之间的相对于被牵引车辆14的纵向轴线的角度。换言之，转向角度是为了将球20与联结件22对齐而应使牵引车辆12转向的角度。控制器62使用软件算法计算转向角度和距离，所述软件算法将由感测装置52感知的检测到的目标54的位置与目标54在联结件22上的实际已知或标定的位置进行比较。控制器62则发送控制信号到自动转向系统56，从而在步骤88处指令自动转向系统56将牵引车辆12上的多个可转向轮(未示出)以转向角度进行转向，以便将牵引车辆12引导向被牵引车辆14，以将球20与联结件22对齐。然后，牵引车辆12在步骤90处被移动。牵引车辆12可以由牵引车辆12的操作者通过释放制动器而被移动。替代地，制动器可以由从控制器62到自动制动系统58的控制信号控制。在包括自动电控悬架的车辆中，控制器62可以控制牵引车辆12的高度，以降低或升高球20，以将球20定位在联结件22下方。在步骤92处，感测装置52再次感测目标54的位置。控制器62接收指示目标54的再次感测的位置的输入信号，且在步骤94处确定球20是否已到达联结件22。如果球20尚未到达联结件22，则方法80返回到步骤84。以此方式，方法80提供对于球20相对于联结件22的距离和转向角度的实时连续监测，且允许当牵引车辆12向被牵引车辆14移动时修正转向角度。如果球已到达联结件22，则方法80前进到步骤96处，且牵引车辆12与被牵引车辆14对接。在一个实施例中，控制器62接合自动制动系统58，以在步骤96处使牵引车辆从移动中缓速或停止。在替代实施例中，仪表板信号灯或告知球20已定位为靠近联结件22的其他方法通知牵引车辆12的操作者，且牵引车辆12的操作者接合制动器。此外，控制器62可以在任何时间激活自动制动系统58，以防止如果物体预碰撞传感器60向控制器62发出指示牵引车辆12后方存在物体的信号时牵引车辆12的向后运动，以防止不希望的碰撞。

参考图3，对接辅助系统的替代实施例总的以附图标号100指示。对接辅助系统100包括自动转向系统56、自动制动系统58、物体预撞击传感器60和控制器62，如上所述和在图1中图示。然而，对接辅助系统10的感测装置52用机械定位装置102替代。机械定位装置102固结地联接到球20前方的牵引车辆12的舌部16。机械定位装置102包括具有围绕其缠绕的线106的线轴104。线轴104通过偏置构件(未示出)偏置，使得线106当从线轴104拉出时处于张紧中。线106可以具有多种形式，例如金属丝或绳，而不偏离本发明的范围。线106在一端固定到线轴104且在相对端固定在感测元件或接附装置108处。接附装置108在本实施例中是磁体，然而，可以使用其他类型的接附装置，例如粘合剂或能够围绕联结件22或锁26固定的线圈。机械定位装置102进一步包括联接到线轴104的传感器110，以确定已从线轴104延伸出的线106的长度。另外的传感器112可以位于线轴104内或上，以确定线106相对于机械定位装置102的离开角度。传感器110、112与控制器62通讯，且可运行以发送指示线106的长度和离开角度的信号，如上所述。

当牵引车辆12的操作者启动指示希望将球20对接或联接到联结件22的对接模式时，对接辅助系统100被激活。对接模式的启动可以通过接合牵引车辆12内的与控制器62通讯的开关或杆(未示出)来完成。当处于对接模式时，控制器62使用从第一传感器110和第二传感器112接收的信号来确定牵引车辆的球20相对于被牵引车辆14的联结件22的位置。更具体地，控制器62使用软件算法基于线106的延伸长度和线106相对于机械定位装置102的角度来计算球20相对于联结件22的距离和角度。控制器62发出控制信号到自动转向组件56，以将牵引车辆12向被牵引车辆14引导，以将球20与联结件22对齐。当牵引车辆12向后移向被牵引车辆14时，牵引车辆12的操作者通过释放制动器控制牵引车辆12的运动，且控制器62实时地修正球20相对于联结件22的位置。因此，线106必须在牵引车辆12的移动期间维持张紧，以精确地测量线106从线轴104延伸的长度。当控制器62确定球20靠近联结件22时，控制器62接合自动制动系统58，以使牵引车辆12的向后运动缓速或停止。另外，为了防止不希望的碰撞，如果物体预撞击传感器60向控制器62发出指示牵引车辆12后方存在物体的信号时，控制器62可以激活自动制动系统58以防止牵引车辆12的向后运动。

本发明的描述仅在本质上是示例的，且不偏离本发明的主旨的变化意图于包括在本发明的范围内。这样的变化不解释为偏离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种用于辅助将车辆联接到远程联接构件的系统，所述车辆具有至少一个可转向轮，所述系统包括：

固结地固定到车辆的车辆联接构件，其中该联接构件构造为接收远程联接构件；

安装到车辆的感测装置；

安装在车辆内且联接到车辆的至少一个可转向轮的自动转向系统；

可接附到远程联接构件的至少一个感测元件；和

与感测装置和转向系统通讯的控制器，其中控制器包括用于从感测装置接收指示至少一个感测元件相对于车辆联接构件的位置的第一传感器输入信号的第一控制逻辑，用于从感测装置接收指示在车辆已移动后至少一个感测元件相对于车辆联接构件的位置的第二传感器输入信号的第二控制逻辑，用于通过将第一输入传感器信号与第二输入传感器信号进行比较来确定车辆联接构件相对于远程联接构件的位置的第三控制逻辑，和用于发送转向控制信号到自动转向系统以使车辆联接构件朝着远程联接构件转向的第四控制逻辑。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括与控制器通讯且可运行以制动车辆的制动系统，且所述控制器包括用于发送制动控制信号到制动系统以制动车辆的第五控制逻辑。

3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括安装在车辆上且与控制器通讯的物体传感器，其中控制逻辑包括用于接收指示位于车辆和远程联接构件之间的物体的物体检测信号的第六控制逻辑，其中当控制器接收到物体检测信号时发出制动控制信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其中至少一个感测元件包括多个目标。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述目标以已知的距离相互间分开放置在远程联接构件上已知的位置处。

6.根据权利要求5所述的系统，其中控制器通过将多个目标的感测到的位置相对于多个目标的已知位置进行比较而从第一输入传感器信号和第二输入传感器信号确定距离和转向角度。

7.根据权利要求1所述的系统，其中感测装置是光学地检测至少一个感测元件的摄像机。

8.根据权利要求1所述的系统，其中至少一个感测元件磁性地固定到远程联接构件。

9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括与控制器通讯的可调整悬架系统，所述可调整悬架系统可运行以控制车辆高度，且控制器包括用于发送悬架控制信号到可调整悬架系统以控制车辆高度以便将车辆联接构件的高度与远程联接构件的高度匹配的第八控制逻辑。

10.根据权利要求1所述的系统，其中感测装置包括具有线的线轴，所述线在一端处固定到线轴且在相对端处固定到至少一个感测元件处，且感测元件可运行以检测线从感测装置延伸出的角度，且可运行以检测线在感测装置和感测元件之间的长度。

11.一种用于将车辆上的车辆联接构件联接到远程联接构件的方法，所述方法包括：

感测位于远程联接构件上的感测元件相对于车辆联接构件的位置；

计算车辆联接构件和远程联接构件之间的距离；

计算车辆联接构件和远程联接构件之间的转向角度；

使用自动转向系统以转向角度将车辆转向；

移动车辆；

感测车辆已移动后感测元件的位置；

确定车辆联接构件是否已到达远程联接构件。

12.根据权利要求11所述的方法，其中方法在车辆操作者启动方法时开始。

13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括如果物体检测传感器检测到车辆后方的物体时使用自动制动系统将车辆制动的步骤。

14.根据权利要求11所述的方法，其中计算距离和转向角度的步骤包括将感测元件的感测到的位置与感测元件的已知位置进行比较。

15.根据权利要求11所述的方法，其中转向角度是远程联接构件的纵向轴线相对于车辆联接构件之间的角度。

16.根据权利要求11所述的方法，其中该方法重复直至车辆联接构件已到达远程联接构件或车辆的操作者取消该方法。

Images