CN103796893A - 车辆控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆控制系统（110）和方法，这种车辆控制系统（110）和方法能够操作成对至少一个车辆子系统（120、130、140、150、160）进行控制，以多种子系统配置模式中的选定的一种子系统配置模式进行操作。控制系统能够在多种驾驶模式进行操作，在每种驾驶模式下，控制系统布置成选择至少一个车辆子系统的子系统配置模式使得适合于相应类型的行驶地面。控制系统使用成像装置（115）的输出，其中成像装置（115）捕捉车辆所行驶或将可能行驶的行驶地面。

Description

车辆控制系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于一个或更多个车辆子系统的控制系统，并且涉及一种控制一个或更多个车辆子系统的方法。特别地而非排他性地，本发明涉及一种用于对一个或更多个车辆子系统进行自动控制的控制系统。本发明的方面涉及系统、方法以及车辆。

背景技术

已知提供一种用于机动车辆的控制系统，所述控制系统用于控制一个或更多个车辆子系统。US7349776——其内容由此通过引用而结合——公开了一种包括多个子系统控制器的车辆控制系统，其中子系统控制器包括发动机管理系统、变速器控制器、转向器控制器、制动器控制器以及悬架控制器。子系统控制器各自能够在多个子系统功能模式下操作。子系统控制器连接至车辆模式控制器，车辆模式控制器对子系统控制器进行控制，以取得所需的功能模式，从而为车辆提供多种驾驶模式。驾驶模式各自与特定的驾驶条件或一组驾驶条件相对应，并且在每种模式下，子系统各自设定成最适于那些条件的功能模式。

本发明的实施方式的目的是为车辆的驾驶员提供一种改进的驾驶体验。

发明内容

根据本发明的寻求保护的一个方面，提供了一种车辆控制系统，该车辆控制系统能够操作成对至少一个车辆子系统进行控制以在多种子系统配置模式中的选定的一种子系统配置模式进行操作，该控制系统能够在多种驾驶模式下进行操作，在每种驾驶模式下，该控制系统布置成选择至少一个车辆子系统的子系统配置模式，以适合于相应类型的行驶地面，该控制系统能够操作成接收成像装置的输出，成像装置布置成将车辆可能行驶于其上的行驶地面的图像进行输出，并且控制系统能够操作成响应于由该装置输出的一个或更多个图像的内容来确定行驶地面的类型，该系统布置成提供与合适的驾驶模式相对应的输出。

在本发明的寻求保护的另一方面中，提供了一种包括计算装置的控制系统，其中计算装置能够操作成对至少一个车辆子系统进行控制以在多个子系统配置模式中的选定的一个子系统配置模式下进行操作，

该控制系统能够操作成采用多种相应的驾驶模式中的一种驾驶模式，在每种驾驶模式下，该操作系统布置成自动选择所述至少一个车辆子系统的指定的子系统配置模式，

计算装置能够操作成接收成像装置的输出，成像装置布置成将车辆可能行驶于其上的行驶地面的图像输出，计算装置能够操作成根据由成像装置输出的一个或更多个图像的内容而确定控制系统的适合于该行驶地面的驾驶模式。

本发明的实施方式提供这样的装置：该装置根据在车辆行驶于某地形之前对车辆要行驶的地形进行的确认而对车辆进行控制。因此，车辆控制系统可以提醒车辆要行驶的地形的类型，并且提供代表了合适的驾驶模式的指示。

这具有以下优点：可以减少驾驶员的工作负荷，这是由于不需要驾驶员自己来确定合适的驾驶模式。

在一种实施方式中，该系统能够操作成自动采用对于由计算装置响应于一个或更多个图像的内容而确定的行驶地面的类型而言合适的驾驶模式。

该系统可以操作成向驾驶员提供对于由计算装置响应于一个或更多个图像的内容而确定的行驶地面的类型而言合适的驾驶模式的指示。

合适的驾驶模式的指示可以通过视觉指示和听觉指示之中所选择的一者来提供。

该系统可以布置成响应于根据成像装置的输出而确定的行驶地面的纹理和组成之中所选择的至少一者来确定行驶地面的类型。

要理解的是，图像纹理的意思是于图像或图像的选定区域中的颜色或强度的空间布置相关的信息。

该系统可以布置成响应于根据成像装置的输出而确定的行驶地面的颜色而确定行驶地面的类型。

该特征具有以下优点：如果车辆行驶在或将要行驶在响应于地面的颜色而能够易于识别的行驶地面上，则车辆可以容易地识别该行驶地面。

该系统可以进一步布置成响应于参照照度而进行标准化的颜色特征而确定行驶地面的类型。

该系统可以布置成响应于通过参照行驶地面的纹理和颜色而确定的行驶地面的组成来确定行驶地面的类型，纹理和颜色根据成像装置的输出而进行确定。参照图像的颜色，包括了对参照照度而进行标准化的图像的颜色特征的参照。

可选地，该系统布置成响应于成像装置的输出结合方位确定装置的输出来确定行驶地面的类型，方位确定装置能够操作成响应于车辆的地理方位而提供输出。

该系统可以设置成与方位确定装置相结合，其中方位确定装置能够操作成提供对车辆正操作于其上的行驶地面的类型进行指示的输出。

方位确定装置可以布置成通过星载全球定位系统（GPS）、一个或多个蜂窝通讯网络信号、陀螺仪方位确定或追踪系统或任何其它合适的系统来确定车辆的方位。之后可以通过参照车辆的数据库来确定车辆所行驶的地面的类型，其中车辆的数据库可以由车辆控制系统、方位确定装置或任何其它合适的装置来提供。在一些布置中，可以由车辆例如通过电信链路而远程访问数据库。

该特征具有以下优点：由控制装置响应于成像装置的输出而确定的行驶地面的类型可以对照通过方位确定装置而确定的行驶地面类型而进行检查，从而减小产生不正确的行驶地面确认的可能性。

可选地，该系统布置成将由控制装置响应于成像装置的输出而确定的行驶地面的类型对照于通过参照方位确定装置确定的行驶地面的类型进行比较，在出现不一致的情况下，控制装置布置成确定哪种行驶地面类型为正确的类型。

另外可选的是，该系统布置成通过参照在关于行驶地面类型的每种确定的概率值与关于所确定的行驶地面类型的特定组合的检查表之中所选择的一者或更多者来确定正确的行驶地面类型。

因此，方位确定装置可以布置成响应于冲突解决数据集——例如提供指示的表格，所述指示是与对于由参照图像内容以及通过方位确定装置所分别确定的行驶地面的指示的给定组合而言最可能正确的行驶地面相关的——而确定哪种行驶地面为正确的类型。

在一种实施方式中，该系统能够操作成在环境照明水平不足以使成像装置捕捉合适的图像的情况下自动接通车辆的照明源。

可选地，该系统能够操作成自动接通车辆的一个或更多个前照灯。

在一种实施方式中，该系统能够操作成开启用于清洁成像装置观察行驶地面所经由的车窗的装置。

该系统可以操作成自动接通车辆的雨刮器，从而清洁车窗。

可选地，成像装置布置成检测可见光、红外光、以及紫外光之中所选择的至少一种光。

在一种实施方式中，该系统能够操作成确定车辆是否在牵引物体，并且响应于对车辆是否在牵引以及行驶地面的类型进行的确定而确定合适的驾驶模式。

该特征具有以下优点：如果在车辆未牵引时在给定类型的行驶地面上的合适驾驶模式不同于在车辆进行牵引时在给定类型的行驶地面上的合适驾驶模式，则仍然可以确定合适的驾驶模式。

在一种实施方式中，该系统能够操作成通过参照由成像装置输出的一个或更多个图像的内容而确定车辆是否在进行牵引。

可替代地或附加地，该系统可以操作成通过参照受牵引的物体是否电气连接至车辆而确定车辆是否在进行牵引。

用于确定车辆是否在牵引物体的其它装置也是有用的。

有利的是，驾驶模式包括越野模式和公路模式，在越野模式下，将子系统配置控制成适合于行驶在粗糙地形上，在公路模式下，将子系统配置构造成适合于行驶在公路上。

驾驶模式可以包括多种越野模式。驾驶模式可以包括多种越野模式以及至少一种公路模式。

越野模式的意思是：相比于设计成用于表面光整（surfaced）的道路上的操作的公路模式下的操作，设计成允许车辆在行驶于表面不光整（unsurfaced）的道路或轨道——这包括例如沙地、碎砾、泥地、雪地、岩石地和/或其它自然地形之类的材料——上时具有改进性能的模式。在一种实施方式中，驾驶模式包括高摩擦模式和至少一种低摩擦模式，在所述至少一种低摩擦模式下，将子系统配置构造成适合于行驶在低摩擦地面上，在高摩擦模式下，将子系统配置控制成适合于行驶在高摩擦地面上。

低摩擦模式可以布置成适合于行驶在草地、碎砾以及雪地上。

可选地，驾驶模式能够由车辆的驾驶员进行选择。

有利的是，驾驶模式可以借助于地形选择输入装置而进行选择，其中地形选择输入装置布置成对基于所选的地形而选择的配置模式进行影响。

还有利的是，驾驶模式可以借助于使用模式输入装置而进行选择，其中使用模式输入装置布置成对基于所选的车辆使用模式而选择的配置模式进行影响。

使用模式输入装置可以布置成允许在多种驾驶类型之间进行选择。

在一种实施方式中，驾驶类型有利地包括运动类型。

有利的是，该系统能够操作成响应于一个或更多个输入信号而确定车辆在行驶地面上的可能路径，并且能够操作成响应于由装置输出的一个或更多个图像的内容而确定车辆将可能行驶于其上的行驶地面的类型。

因此，如果图像中的一个或更多个图像示出了不同类型的行驶地面，则该系统能够确定车辆可能行驶的行驶地面的类型并且响应于车辆可能行驶的地面的类型而选择驾驶模式。

可以响应于驾驶员转向控制输入、加速器或制动器控制输入、车轮速度信号或任何其它合适的输入中的一者或更多者而确定车辆的可能路径。在一些布置中，该系统可以布置成追踪驾驶员的眼部运动并且响应于驾驶员在驾驶时的观察方向而确定车辆的可能路径。

要理解的是，在一些布置中，如果车辆的路径和/或定向与保持在给定的行驶地面类型——例如表面光整的道路——的意图一致，则该系统可以保持为适合于那种行驶地面的模式。然而，如果路径和/或定向与离开当前行驶地面进入新的行驶地面的意图一致，则该系统可以采用适合于新的行驶地面的模式。一旦车辆已经开始行驶在新的地面上，则该系统可以采用新的模式。

在一种实施方式中，该系统能够操作成确定车辆的相应的左侧车轮和右侧车轮的可能路径并且响应于由装置输出的一个或更多个图像的内容而确定相应的车轮将要行驶于其上的行驶地面的类型。

在一种实施方式中，该系统能够操作成确定车辆的每个相应车轮的可能路径并且响应于由装置输出的一个或更多个图像的内容而确定相应的车轮将要行驶于其上的行驶地面的类型。

该系统可以设置成车辆控制单元的形式。

因此，控制系统可以设置成基本统一的模块或类似物体的形式。可替代地，控制系统的功能可以在多个单元、模块或类似物之间或贯穿多个单元、模块或类似物而进行分配。

控制系统可以布置成实施图像处理功能，在图像处理功能期间，图像的特征参照照度进行标准化。可选地，图像的颜色特征参照照度进行标准化。

这允许了该系统适应图像中的光照水平的变化，并且减小了系统因例如图像中存在阴影而无法正确识别在一个或更多个所捕捉的图像中示出的行驶地面的类型的风险。

本发明的实施方式能够处理一个或更多个图像使得即便在图像中存在阴影或其它照明强度变化的情况下仍然能够识别地面的类型。

要理解的是，图像特征的意思是关于包括图像的一部分的像素的数据。图像颜色特征的意思是关于图像的一部分的、与图像的该部分的颜色内容相关的数据。特征提取处理可以包括例如以下步骤：对图像的相应的部分或对图像的每个像素实施一个或更多个局部邻域操作。例如，在一些实施方式中，诸如颜色特征之类的特征可以根据一个或更多个参数的平均数而进行限定，所述一个或更多个参数例如为图像的指定数量的像素或图像的限定区域——例如50像素乘以50像素的区域或类似区域——的给定的颜色通道的强度。

本发明人已经发现，通过处理所捕捉到的图像使得颜色特征参照照明强度进行标准化，可以进行将图像良好地分成相应的图像分类。

例如，通过将每个通道的强度的总和——也就是红色（R）+绿色（G）+蓝色（B）——除以每种颜色通道（R，G，B）的强度，可以参照照明强度将红色（R）、绿色（G）以及蓝色（B）颜色通道强度标准化。

要理解的是，本发明的实施方式不依赖于指定道路地面标识——例如中央分隔线、路缘标识或类似物——的检测以确定地面类型，但是在一些实施方式中，当确认行驶地面可能为柏油路而非草地或碎砾时，可以考虑可识别地面标识。而本发明的一些实施方式布置成确定行驶地面的组成，例如确定行驶地面是否为草地、碎砾、岩石地或选地，并且相应地选择合适的驾驶模式。

在一些实施方式中，控制系统能够操作成检测车辆前方的斜坡行驶地面并且响应于对斜坡行驶地面的检测而改变一个或更多个动力传动系控制映射。

可选地，控制系统可以改变节气门控制映射和/或变速器控制映射。控制系统可以布置成根据车辆前方的行驶地面是上坡还是下坡而改变一个或更多个动力传动系控制映射。

节气门控制映射可以例如提供数据以允许发动机控制器响应于来自节气门的给定输入——例如驾驶员操作的节气门控制或巡航控制节气门输入——而确定传递至发动机的燃料和/或空气的量。变速器控制映射可以提供数据以允许变速器响应于一个或更多个参数——例如动力传动系的一部分的速度、驾驶员所需的扭矩的量、或是附加的或替代的一个或更多个其它参数——的值而确定升档或降档的时间。

控制系统可以附加地或替代地能够操作为响应于对斜坡行驶地面的检测而改变变速器的操作模式，例如选择低传动比模式、高传动比模式或是任何其它的适当模式。在一些实施方式中，控制系统可以使变速器可能采用的最高（和/或最低）档位受到限制。

在一些实施方式中，控制系统可以布置成接收车辆可能行驶于其上的行驶地面的立体化图像。控制系统可以布置成响应于除了沿单条视线获得的一个或更多个图像之外的或替代沿单条视线而获得的一个或更多个图像的立体化图像对的分析从而确定行驶地面的类型。要理解的是，立体化图像允许获得深度信息，并且可以允许将包括岩石路的行驶地面识别出并与不同的行驶地面区分开。

在一些实施方式中，控制系统可以操作成响应于对车辆前方的行驶地面的一个或更多个特征的识别而对车辆的行驶高度（ride height）进行控制。例如，控制系统可以响应于对车辆前方的地面为斜坡的识别而设定指定的行驶高度。

控制系统可以操作成响应于对车辆前方的行驶地面的类型的确定而设定指定的行驶高度。

控制系统可以操作成响应于对车辆前方的行驶地面的形状的确定而设定指定的行驶高度。

在一种实施方式中，车辆控制系统的功能应用于软件中，该软件在车辆的一个或更多个计算装置上运行。计算装置可以构造成除了所述的车辆控制系统的功能之外还实施一个或更多个车辆功能。

该系统可以设置成与至少一个车辆子系统相结合。

车辆控制系统可以包含于机动车辆中。

根据本发明的寻求保护的另一方面，提供了一种对机动车辆内的多个车辆子系统进行控制使得适合于相应的行驶地面的方法，该方法包括以下步骤：接收图像捕捉装置的输出，捕捉装置布置成捕捉车辆可能行驶于其上的行驶地面的图像；响应于由装置捕捉到的一个或更多个图像的内容而确定行驶地面的类型；以及提供与车辆的用于所确定的行驶地面类型的合适的驾驶模式相对应的输出。

根据本发明的寻求保护的一个方面，提供了一种通过控制系统的计算装置对至少一个车辆子系统进行控制以在多种子系统配置模式中的选定的一种子系统配置模式进行操作的方法，该控制系统能够操作成采用多种相应的驾驶模式中的一种驾驶模式，在每种驾驶模式下，控制系统布置成自动选择所述至少一个车辆子系统的指定的子系统配置模式，

该方法包括：通过计算装置接收成像装置的输出，其中成像装置布置成输出车辆可能行驶于其上的行驶地面的图像；以及

通过计算装置根据由成像装置输出的一个或更多个图像的内容来确定控制系统的适合于行驶地面的驾驶模式。

根据本发明的寻求保护的另一方面，提供了一种包括介质的计算机程序产品，计算机程序编码储存在该介质上或该介质中，当在计算机系统中执行该计算机程序编码时，该计算机程序编码将实施根据以上方面的方法。

根据本发明的寻求保护的又一方面，提供了一种车辆控制系统，该车辆控制系统能够操作成对至少一个车辆子系统进行控制以在多种子系统配置模式中的选定的一种子系统配置模式进行操作，该控制系统能够在多种驾驶模式进行操作，在每种驾驶模式下，该操作系统布置成选择所述至少一个车辆子系统的子系统配置模式，使得适合于相应类型的行驶地面，该控制系统能够操作成接收图像捕捉装置的输出，该图像捕捉装置布置成捕捉车辆可能行驶于其上的行驶地面的图像，该控制系统能够操作成响应于由装置捕捉到的一个或更多个图像的内容而确定行驶地面的类型，该系统布置成提供与合适的驾驶模式相对应的输出。

在本申请的范围内，在前文段落中、权利要求中和/或以下描述和附图中说明的各个方面、实施方式、实施例、特征以及替代方式可以独立实施或以任何的组合方式进行实施。例如，与一种实施方式相关联地描述的特征能够应用于全部实施方式，除非特征存在不相容性。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施方式，附图中：

图1是根据本发明的实施方式的车辆控制单元（VCU）以及受VCU控制的车辆子系统的示意图；以及

图2是根据本发明的实施方式的车辆的驾驶员操作控制操纵台的示意图。

具体实施方式

图1示出了机动车辆的车辆控制系统100。控制系统具有车辆控制单元（VCU）110，车辆控制单元（VCU）110布置成控制五个车辆子系统120、130、140、150、160中的每一者。子系统120、130、140、150、160各自能够在多种相应的配置模式下操作。

VCU110布置成将子系统120、130、140、150、160控制成在每个子系统的指定配置模式下操作。

在图1的实施方式中，子系统为发动机管理系统120、变速器系统130、转向器系统140、制动器系统150以及悬架系统。要理解的是，在替代性实施方式中，VCU110可以布置成控制更多或更少数量的子系统。在一些替代性实施方式中，VCU110可以操作成控制一个或更多个与图1中示出的子系统不同的子系统。

VCU110能够在多种相应的驾驶模式下操作，在每种驾驶模式下，VCU110布置成选择每个子系统120、130、140、150、160的适用于那种驾驶模式的子系统配置模式。驾驶模式各自与车辆可能行驶于其上的特定类型的行驶地面相对应。

图2示出了车辆的控制操纵台105的一部分，驾驶员可以通过该控制操纵台105而选择所需的驾驶模式。通过旋转选择器转盘105A来选择与行驶地面的类型相对应的驾驶模式。驾驶模式为：标准模式；草地/碎砾/雪地（GGS）模式；泥地/沟渠（MR）模式；沙地模式、以及岩石地模式。选择器105A还可以设定成自动模式，在自动模式下，VCU110如下所述地布置成自动选择合适的驾驶模式。

操纵台105还包括选择器105B，选择器105B布置成将车辆子系统120、130、140、150、160配置为在三种指定的驾驶类型模式中的一种驾驶类型模式下操作：普通模式、牵引模式、以及运动模式。

要理解的是，在一些实施方式中，可以提供与行驶地面和/或驾驶类型相对应的不同数量的驾驶模式并能够由驾驶员进行选择。

VCU110包括子系统控制模块111，子系统控制模块111经由控制线路113向每个车辆子系统120、130、140、150、160提供控制信号。在一些实施方式中，VCU110布置成通过诸如CAN母线或类似物之类的网络与子系统通讯。

子系统120、130、140、150、160还可以经由控制线路113与子系统控制模块111通讯以将关于子系统状态的信息反馈至VCU110。

VCU110联接至图像捕捉装置115，图像捕捉装置115布置成反复捕捉车辆前方的行驶地面（或地形）的图像并且通过信号线路116向VCU110提供图像。要理解的是，可以使用任何合适的成像装置，以获得与车辆可能在其上方行驶的行驶地面相关的数据。图像捕捉装置115可以是布置成将装置115观察到的场景的图像输出的任何合适的装置。

VCU110还可以接收来自一个或更多个其它传感器或类似物的一个或更多个信号。

VCU110布置成对图像捕捉装置115所捕捉的图像的内容进行处理，从而确定存在于图像中且车辆可能行驶或将要行驶于其上的行驶地面的类型。

一旦已经确定了行驶地面的类型，则VCU110能够通过开关105C（在所示的实施方式中标识为“报告”）而进行操作，以向驾驶员提供指示出VCU110已经确定为对行驶路面而言最合适的行驶路面类型的报告输出。如果驾驶员不希望接收这种报告输出，则驾驶员可以通过开关105C而对该输出取消选择。

在一些实施方式中，报告输出以显示在显示板（未示出）上的图形或文本的形式而向驾驶员提供。在一些替代性实施方式中，报告输出除此之外或替代地以声音信号的形式而提供。

在一些实施方式中，未提供开关105C，并且VCU110布置成不向驾驶员提供VCU110已经识别到的行驶地面的类型的输出。在一些实施方式中，VCU110可以提供这种输出。

如果将选择器105A设定为选择自动模式，则VCU110布置成自动选择对于VCU110已经确认的行驶地面类型而言合适的驾驶模式。因此，VCU110将子系统120、130、140、150、160控制成根据与该驾驶模式相对应的配置来进行操作。

该特征具有以下优点：驾驶员的工作负荷可以减小，这是由于VCU110作出关于选择最合适的驾驶模式的决定，从而减轻驾驶员的这种责任。

如上所述，图像捕捉装置115布置成捕捉行驶地面的图像，并且布置成向VCU110提供该图像。在本实施方式中，图像为彩色图像，但是在一些实施方式中图像可以是黑白图像。在提供彩色图像的实施方式中，VCU110可以布置成确定行驶地面的颜色，并且可以布置成在确定行驶地面的类型的过程中考虑该颜色。在本实施方式中，VCU110通过分析图像的纹理和颜色来确定行驶地面的材料组成，即行驶地面是否由柏油路、草地、碎砾、雪地或是岩石地组成。

例如，如果车辆前方的行驶地面呈现出与诸如绿色地面之类的草地地面（与诸如沥青公路地面之类的普通的公路地面相反）相对应的颜色，则VCU110可以布置成确定行驶地面可能为草地，并且选择草地/碎砾/雪地（GGS）驾驶模式。

在一些实施方式中，VCU110能够操作成通过方位确定设备——例如星载全球定位系统（GPS）设备或类似物——对地面可能是草地的这种确定进行交叉检查。

如果VCU110接下来检测到车辆前方为黑色地面，则VCU110可以布置成确定车辆前方的地面为沥青、岩石地或类似的地面。

要理解的是，在行驶地面呈灰度图像（与彩色图像相反）的情况下，VCU110可以布置成考虑行驶地面的灰度水平而非考虑行驶地面的颜色。

如上所述，为了进一步区分不同地面，VCU110布置成确定行驶地面的纹理。要理解的是，对图像的纹理分析可以例如在粗糙的岩石地面与相对平滑的沥青地面之间进行区分的过程中提供有用的信息。

在一些实施方式中，VCU110布置成实施Gabor变换功能，从而描绘处行驶地面的纹理。可替代地或附加地，VCU110可以布置成实施灰度水平一致性统计功能。根据这种功能，VCU110将一个或更多个像素的颜色、灰度测量值和/或亮度与附近的一个或更多个像素中的像素的颜色、灰度测量值和/或亮度进行比较。这种功能可以使VCU110能够在相对平滑且普通的表面与相对粗糙的表面之间进行区分。颜色、灰度测量值和/或亮度变化的长度尺度在识别行驶地面方面也可以是有用的。例如，沥青地面可能示出为与嵌于沥青地面的上表面的精细石子或碎砾相对应的相对细小（低长度尺度）的颜色或灰度变化。这种变化的强度的量级也可以是相对较低的。

相反地，岩石地面可能示出为与岩石或岩石的一部分的尺寸相对应地具有较大的长度尺度变化。该变化的量级或强度可能大于一些沥青路的变化量级或强度，这例如是由于岩石相比于碎砾石的相对尺寸的原因。

在本实施方式中，VCU110布置成实施图像处理功能，在图像处理功能中，图像的颜色特征参照照度进行标准化。这允许VCU110适应图像的光照水平的变化。这降低了VCU110因例如图像中存在阴影而无法正确识别在一个或更多个所捕捉的图像中示出的行驶地面的类型的风险。本发明的实施方式能够处理一个或更多个图像，以使得即便在图像中存在阴影或存在照明强度的其它变化的情况下仍然能够识别地面的类型。

要理解的是，图像特征的意思是包括图像的一部分的关于像素的数据。图像颜色特征的意思是关于图像的一部分的设置图像的该部分的颜色内容的数据。特征提取处理可以包括例如：对图像的相应的部分或对图像的每个像素实施一个或更多个局部邻域操作。例如，在一些实施方式中，诸如颜色特征之类的特征可以根据一个或更多个参数的平均数而进行限定，所述一个或更多个参数例如为图像的指定数量的像素或限定的区域——例如50像素乘以50像素的区域或类似区域——的给定的颜色通道的强度。

要理解的是，VCU110不依赖于指定道路地面标识——例如中央分隔线、路缘标识或类似物——的检测而确定地面类型。在一些实施方式中，当确认行驶地面可能为柏油路而非草地或碎砾时，可以考虑可识别地面标识。

在一些实施方式中，VCU110能够操作成检测车辆前方的斜坡行驶地面并且响应于对斜坡行驶地面的检测而改变一个或更多个动力传动系控制映射。例如，VCU110可以改变节气门控制映射和/或变速器控制映射。VCU110可以布置成根据车辆前方的行驶地面是上坡还是下坡而改变一个或更多个动力传动系控制映射。

节气门控制映射可以例如提供数据以允许发动机控制器响应于来自节气门的给定输入——例如驾驶员操作的节气门控制或巡航控制节气门输入——而确定传递至发动机的燃料和/或空气的量。变速器控制映射可以提供数据以允许变速器响应于一个或更多个参数——例如动力传动系的一部分的速度、驾驶员所需的扭矩的量、或是附加的或替代的一个或更多个其它参数——的值而确定升档或降档的时间。

VCU110可以附加地或替代地能够操作为响应于对斜坡行驶地面的检测而改变变速器的操作模式，例如选择低传动比模式、高传动比模式或是任何其它的适当模式。在一些实施方式中，VCU110可以使变速器可能采用的最高（和/或最低）档位受到限制。

要理解的是，给定的图像内以及类似或不同的行驶地面的图像之间的颜色和/或纹理的变化可能相对复杂，并且因此在本发明的一些实施方式的实施过程中，机器学习算法可能是有用的。

VCU110可以布置成根据由机器学习过程——在该机器学习过程中车辆外部的计算装置“学得”在行驶地面的类型之间进行区分——所衍生的方法来在不同类型的地面之间进行区分。计算装置可以设置有多种已知类型的行驶地面的图像，以及如下文更详细地描述的对行驶地面类型的指示。由计算装置产生从而使计算装置能够在地面之间进行区分的数据可以随后提供至VCU110，从而有助于接下来在VCU110所安装的车辆行驶时实时地进行行驶地面识别。

要理解的是，在应用有机器学习过程的一些实施方式的实施过程中，诸如支撑向量机器和/或神经网络装置之类的分类器可能是有用的。分类器可以离线应用而非在车辆中应用，从而产生用于安装于VCU110中或输入至VCU110中的数据组。可替代地或附加地，VCU110可以设置有包括如下装置的分类器功能块，该装置用于通知VCU110此装置是否已经正确地识别了由图像捕捉装置115观察到的行驶地面的类型。

要理解的是，可以将应用分类器的计算装置训练成通过对计算装置提供关于多种行驶地面的数据以及对每种行驶地面的识别从而正确识别给定的行驶地面的类型。计算装置布置成“学得”在行驶地面之间进行区分。当计算装置随后设置有该计算装置之前未设置的关于行驶地面的数据时，计算装置布置成基于该计算装置之前已经设置的示例从而正确识别地面的类型。

可替代地，分类器可以是以试探性的方式而离线确定的一组规则。在另一替代方式中，可以根据使用已被熟知的检测理论而获得的统计模型来确定这些规则。其它的构型也是有用的。

VCU110可以布置成设置有由图像捕捉装置115发送的RGB视频信号。在一些实施方式中，VCU110可以设置有HSV信号（色彩、饱和度和竖直）、HSB信号（色彩、饱和度和亮度）或是HSL信号（色彩、饱和度和亮度）。其它的信号也是有用的。

要理解的是，VCU110可以布置成与从图像捕捉装置115接收到的图像数据相关联，同时响应于车辆当前所行驶的行驶地面而从车辆的一个或更多个传感器获得一个或更多个另外的信号。这可以被实施成获得以下二次验证：响应于从图像捕捉装置115获得的图像数据而确定的行驶地面的类型与一个或更多个另外的信号相一致。然而要理解的是，在本发明的一些实施方式中存在图像捕捉装置115的至少一个优点是：车辆可以布置成预知其要行驶的行驶地面的类型，并且在车辆开始行驶在该行驶地面之前选择相对应的驾驶模式。因此，VCU110可能不能够获得其所期望遇到的行驶地面的类型的二次验证，直到VCU110真正地开始行驶在那种地面上为止。因此，VCU110可以构造成采用与VCU110所迫切期望行驶的地面的类型相对应的驾驶模式。接下来，当车辆开始行驶在这种地面上时，VCU110可以布置成检查一个或更多个信号（以及可选的一个或更多个信号之间的相互关系）与所选择的驾驶模式相一致。

车辆的所述一个或更多个传感器（未示出）可以包括——但不限于——向VCU110提供连续的传感器输出的传感器，包括车轮速度传感器、环境温度传感器、大气压力传感器、一个或更多个轮胎压力传感器、检测车辆的偏航、滚动和/或俯仰的一个或更多个运动传感器、车速传感器、纵向加速度传感器、发动机扭矩传感器、转向角传感器、方向盘速度传感器、梯度传感器、侧向加速度传感器（例如稳定性控制系统（SCS）的侧向加速度传感器）、制动器踏板位置传感器以及加速踏板位置传感器。

在一些实施方式中，这些传感器中的一个或更多个传感器可能是不存在的。在一些实施方式中，在存在传感器的情况下可能由传感器产生的信号可以由其它装置产生，例如通过参照一个或更多个其它传感器而产生。

例如，可以通过参照一个或更多个其它传感器的输出而非通过参照直接测量由发动机产生的扭矩的传感器或是参照测量车辆的倾角的传感器来确定（或估算）发动机扭矩和车辆梯度。通过参照方向盘角度变化率可以测量方向盘速度。通过转向角传感器可以测量方向盘角度。

VCU110还可以接收来自车辆的电子动力辅助转向单元（ePAS单元）的信号，以指示出由驾驶员施加至车辆的方向盘的转向力。

车辆还可以设置有向VCU110提供离散传感器输出的多个传感器，其中离散传感器输出包括巡航控制状态信号（打开/关闭）、分线箱状态信号（高范围/低范围）、陡坡缓降控制（HDC）状态信号（打开/关闭）、拖车连接状态信号（打开/关闭）、指示稳定性控制系统启动的信号（打开/关闭）、风挡玻璃雨刮器信号（打开/关闭）、空气悬挂状态信号（高/低）、以及指示动态稳定性控制（DSC）系统启动的信号（打开/关闭）。

在一些实施方式中，图像捕捉装置115被引导成捕捉在车辆的向前方向上观察到的图像。在一些实施方式中，设置有另一个图像捕捉装置115R，所述另一个图像捕捉装置115R布置成捕捉在车辆的倒车方向上观察到的图像。所述另一个图像捕捉装置115R还可以称为倒车图像捕捉装置115R。在一些实施方式中，可以布置多个图像捕捉装置以捕捉车辆将要通过的地形的相应的图像，从而可以获得立体化图像对。VCU110可以操作为处理来自多个图像捕捉装置的数据，从而确定行驶地面的类型。可以将多个图像捕捉装置布置成看起来相对于车辆的正常的向前方向而言在向前方向和/或倒车方向上。在一些实施方式中，可以设置有光学装置，由此单个摄像机能够例如通过反射元件的布置而获得立体化图像对，从而允许两个不同的关于地形的相应视线提供至单个图像捕捉装置。

在车辆采用倒车动作或操作的情况下，VCU110可以布置成响应于由倒车图像捕捉装置115R捕捉到的一个或更多个图像的内容而选择对倒车动作而言合适的驾驶模式。

在一些实施方式中，VCU110可以操作为将车窗清洗和/或清洁部件启动，从而清洁图像捕捉装置115、115R进行观察所经由的车窗。因此，在由图像捕捉装置115、115R所捕捉到的图像显示出车窗需要清洁的情况下，VCU110可以将清洗和/或清洁部件启动。

在一些实施方式中，VCU110可以操作为在光水平因环境照明的较低水平而不足以使图像捕捉装置115、115R获得合适的图像的情况下接通光源，诸如前照灯、倒车灯或其它光源。

在一些实施方式中，图像捕捉装置115、115R布置成检测可见光。在一些实施方式中，装置115、115R可以布置成除了可见光之外还检测或替代于可见光而检测不同类型的光，例如红外光和/或紫外光。

本发明的实施方式提供了这样一种车辆控制单元110和车辆控制系统100：该车辆控制单元110和车辆控制系统100能够操作成响应于由图像捕捉装置所捕捉到的图像的内容而对一个或更多个车辆子系统120、130、140、150、160进行控制，以将一个或更多个车辆子系统120、130、140、150、160配置成最适合于车辆所行驶于其上的行驶地面。要理解的是，本发明的实施方式具有以下优点：可以减少所需的由驾驶员实施的工作的量。因此，集中于观察复杂地形的驾驶员可以集中精力于为车辆在地形上选择合适的路径，而车辆预计出车辆要行驶的行驶地面的类型并且相应地对车辆子系统120、130、140、150、160进行配置。

在一些实施方式中，VCU110布置成响应于一个或更多个驾驶员输入信号——例如与车辆的方向盘的角度位置相对应的输入和/或与每个车轮的速度相对应的信号——而预估车辆的路径。VCU110可以构造成确定车辆很可能要行驶的行驶地面的类型并且相应地对车辆子系统120、130、140、150、160进行配置。

该特征具有以下优点：如果车辆穿过沙质的沙漠而行驶在干燥、平坦、硬度高的道路上使得向VCU110提供的图像包括沙地，则VCU110不太可能进行以下操作：代替将一个或更多个子系统120、130、140、150、160设定成与车辆实际上行驶在干燥、硬度高的地面上相对应的模式、而将一个或更多个子系统120、130、140、150、160设定成与行驶在沙质地面上相对应的模式。因此，VCU110可以布置成识别以下情况：如果车辆100行驶在道路上并且车辆的路径或车辆相对于道路的定向与保持在该道路上的意图一致，则VCU110可以保持适合于在该道路上行驶的模式。然而，如果车辆的路径或定向与越野行驶的意图一致，则VCU110可以布置成选择与在观察中越野的行驶地面相一致的驾驶模式。

类似地，如果车辆穿过岩石地形而行驶在干燥、平坦、粗糙的道路上，则VCU110不太可能将一个或更多个车辆子系统120、130、140、150、160设定成可能不适合于道路地面的岩石地爬坡模式或类似模式。

在一些布置中，VCU110布置成预估车辆的每个车轮可能要行驶于其上的地面的类型，并且布置成对一个或更多个车辆子系统120、130、140、150、160进行配置，以使每个车轮（或车辆的相应的不同侧的车轮）彼此独立。

在本申请文件的说明说和权利要求书中，术语“包括”和“包含”以及这些词语的各种变型——例如“包括有”、“包括了”的意思是“包括但不限于”，并且不旨在（而且不会）排除其它的部分、附加物、部件、整体或步骤。

在本申请文件的说明说和权利要求书中，单数包括复数，除非上下文有相反要求。特别地，在使用不定冠词的情况下，本申请文件应被理解为包括复数以及单数，除非上下文有相反要求。

结合本发明的特定方面、实施方式或实施例而描述的特征、整体、特性、复合物、化学部分或组分要理解为能够应用于本文描述的其它方面、实施方式或实施例，除非与本文描述的其它方面、实施方式或实施例不相容。

本申请要求2011年7月13日提交的英国专利申请No.1111993.0的优先权，该申请的内容通过引用而明确地结合于本文中。

Claims (35)

1.一种用于车辆的控制系统，所述控制系统能够操作成采用多种驾驶模式中的一种驾驶模式，在每种驾驶模式下，至少一个车辆子系统在多种子系统配置模式中的相应的一种子系统配置模式下操作，所述控制系统包括控制器或处理器，所述控制器或处理器能够操作成接收来自成像装置的关于所述车辆正在行驶或可能接下来要行驶的行驶地面的图像，并且所述控制器或处理器能够操作成根据由所述成像装置输出的一个或更多个图像的内容而选择适合于所述行驶地面的驾驶模式。

2.根据权利要求1所述的系统，所述系统能够操作成自动采用对于由所述控制器或处理器根据所述一个或更多个图像的内容而确定的行驶地面的类型而言合适的驾驶模式。

3.根据权利要求1或2所述的系统，所述系统能够操作成向驾驶员提供对于由所述控制器或处理器根据所述一个或更多个图像的内容而确定的行驶地面的类型而言合适的驾驶模式的指示。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述合适的驾驶模式的指示通过在视觉指示和听觉指示之中所选择的一者来提供。

5.根据上述权利要求中的任一项所述的系统，所述系统布置成根据通过所述成像装置的所述输出而确定的所述行驶地面的纹理和组成之中所选择的至少一者而确定所述行驶地面的类型。

6.根据上述权利要求中的任一项所述的系统，所述系统布置成根据通过所述成像装置的所述输出而确定的所述行驶地面的颜色而确定所述行驶地面的类型。

7.根据权利要求6所述的系统，所述系统根据参照照度而进行标准化的颜色特征而确定所述行驶地面的类型。

8.根据引用权利要求5的权利要求7所述的或根据引用权利要求5的权利要求6所述的系统，所述系统布置成根据所述行驶地面的组成而确定所述行驶地面的类型，所述行驶地面的组成通过参照根据所述成像装置的所述输出而确定的所述行驶地面的纹理和颜色而进行确定。

9.根据上述权利要求中任一项所述的系统，所述系统布置成根据所述成像装置的输出结合方位确定装置的输出来确定所述行驶地面的类型，所述方位确定装置能够操作成根据所述车辆的地理方位来提供输出。

10.根据权利要求9所述的系统，所述系统与方位确定装置相结合，其中所述方位确定装置能够操作成提供对所述车辆所操作的行驶地面的类型进行指示的输出。

11.根据权利要求10所述的系统，所述系统布置成将通过所述控制装置根据所述成像装置的输出而确定的行驶地面的类型与通过参照所述方位确定装置而确定的行驶地面类型进行比较，在出现不一致的情况下，所述控制装置布置成通过参照下述数据而确定哪种行驶地面类型为正确的类型，所述数据指示出对于根据所述成像装置的输出而确定的类型与通过参照所述方位确定装置而确定的类型的给定组合而言可能正确的行驶地面的类型。

12.根据上述权利要求中任一项所述的系统，所述系统能够操作成在环境照明水平不足以使所述成像装置捕捉到合适的图像时自动接通所述车辆的照明源。

13.根据权利要求12所述的系统，所述系统能够操作成自动接通所述车辆的一个或更多个前照灯。

14.根据上述权利要求中任一项所述的系统，所述系统能够操作成开启用于清洁所述成像装置观察所述行驶地面所经由的车窗的装置。

15.根据权利要求14所述的系统，所述系统能够操作成自动接通所述车辆的雨刮器从而清洁所述车窗。

16.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述成像装置布置成对可见光、红外光、以及紫外光之中所选择的至少一者进行检测。

17.根据上述权利要求中任一项所述的系统，所述系统能够操作成确定所述车辆是否在牵引物体，并且根据对所述车辆是否在牵引物体的确定以及对行驶地面的类型的确定来确定合适的驾驶模式。

18.根据权利要求17所述的系统，所述系统能够操作成通过参照由所述成像装置输出的一个或更多个图像的内容来确定所述车辆是否在牵引。

19.根据权利要求17或18所述的系统，所述系统能够操作成通过参照被牵引的物体是否电连接至所述车辆来确定所述车辆是否在牵引。

20.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述驾驶模式包括越野模式和公路模式，在所述越野模式下，将所述子系统配置控制成适合于行驶在粗糙地形上，在所述公路模式下，将所述子系统配置控制成适合于行驶在公路上。

21.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述驾驶模式包括高摩擦模式以及至少一种低摩擦模式，在所述至少一种低摩擦模式下，将所述子系统配置控制成适合于行驶在低摩擦地面上，在所述高摩擦模式下，将所述子系统配置控制成适合于行驶在高摩擦地面上。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述低摩擦模式布置成适合于行驶在草地、碎砾、雪地上。

23.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述驾驶模式能够由所述车辆的驾驶员选择。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述驾驶模式可以借助于地形选择输入装置而进行选择，所述地形选择输入装置布置成对基于所选择的地形而选择的配置模式进行影响。

25.根据权利要求23或24所述的系统，其中所述驾驶模式可以借助于使用模式输入装置而进行选择，所述使用模式输入装置布置成对基于所选择的车辆的使用模式而选择的配置模式进行影响。

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述使用模式输入装置布置成允许在多种驾驶类型之间进行选择。

27.根据权利要求26所述的系统，其中所述驾驶类型包括运动类型。

28.根据上述权利要求中任一项所述的系统，所述系统能够操作成根据一个或更多个输入信号而确定车辆在所述行驶地面上的可能路径，并且根据由所述装置输出的一个或更多个图像的内容而确定所述车辆将可能行驶的行驶地面的类型。

29.根据权利要求28所述的系统，所述系统能够操作成确定所述车辆的相应的左侧车轮和右侧车轮的可能路径并且根据由所述装置输出的一个或更多个图像的内容来确定相应的车轮将要行驶的行驶地面的类型。

30.根据权利要求28或29所述的系统，所述系统能够操作成确定所述车辆的每个相应车轮的可能路径并且根据由所述装置输出的一个或更多个图像的内容来确定相应的车轮将要行驶的行驶地面的类型。

31.根据上述权利要求中任一项所述的系统，所述系统为车辆控制单元的形式。

32.根据上述权利要求中任一项所述的系统，所述系统与至少一个车辆子系统相结合。

33.一种车辆，所述车辆具有上述权利要求中任一项所述的系统。

34.一种对至少一个车辆子系统进行控制的方法，包括：

接收成像装置的输出，所述成像装置布置成输出车辆正在行驶或可能接下来要行驶的行驶地面的图像；以及

根据由所述成像装置输出的一个或更多个图像的内容，从多种驾驶模式中选择适于所述行驶地面的驾驶模式，在每种驾驶模式下，至少一个车辆子系统在多种子系统配置模式中的相应的一种子系统配置模式进行操作。

35.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括介质，计算机程序编码储存在所述介质上或所述介质中，当在计算机系统中执行所述计算机程序编码时，所述计算机程序编码将实施权利要求34所述的方法。

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