CN104015730B - 指导驾驶员的系统 - Google Patents

Abstract

一种指导驾驶员的系统，可具有产生指示道路条件的输入信号的输入装置。该系统还可包括咨询装置，该咨询装置确定向驾驶员传达并基于实际行车速度和最佳燃料效率速度指示燃料效率评级的输出。当道路条件不能保证最佳燃料效率速度时，咨询装置可不降低燃料效率评级。

Description

指导驾驶员的系统

技术领域

本发明涉及一种指导驾驶员的系统。

背景技术

指导驾驶员的系统基于加速度的平稳度，制动的平稳度以及平均行车速度可向驾驶员传达反馈或燃料效率评级。该系统典型地计算评级而无需考虑标示的速度限制、其他的道路标志、交通堵塞或者其他的环境条件。在一个示例中，当车辆以大约55千米每小时（kph）（35英里每小时（mph））的最佳燃料效率速度操作时，车辆可达到它的最高燃料经济性。这一车辆有时可能不以最佳速度被操作，当例如，该车辆在具有大约70kph（45mph）的最低速度限制的高速公路上行驶时，以及用于这一车辆的指导系统可能不充分地评分（credit）或甚至可能降低燃料效率评级，因为实际行车速度实质上行驶大于最佳速度。同样地，当车辆在具有40kph（25mph）的最大速度限制的住宅区中行驶且驾驶员遵守远低于最佳速度的标示的最大速度限制时，同样的指导系统可降低燃料效率评级。在这方面，现有的指导系统可能会对遵守当地交通法规的驾驶员不利或者对其不充分地评分。

另一方面，当由于频繁的走走停停的驾驶，平均行车速度处于或接近最佳速度时，该系统还可能过度地评分或者增加燃料效率评级。继续之前具有55kph（35mph）的最佳速度的车辆的示例，由于车辆在多个交通信号灯处的完全停车处空转且在交通信号灯之间加速至至少70kph（45mph）的最高速度，而没有一直保持55kph（35mph）的巡航速度，该车辆以实质上接近于最佳速度的平均速度沿着内环城市公路行驶。在这方面，该系统可能提供一种过高的燃料效率评级，尽管在最佳燃料效率速度之上的通常过高的行车速度且在完全停车处的空转。

存在一种需求，其指导驾驶员以改善车辆的燃料经济性的方式操作他的车辆，而不鼓励驾驶员违反交通法规或忽视其他的道路条件。

发明内容

指导驾驶员的系统的一个实施例，可具有产生指示道路条件的输入信号的输入装置。该系统还可包括基于实际行车速度和最佳燃料效率速度来确定向驾驶员传达并指示燃料效率评级的输出的咨询装置。当道路条件不能保证最佳燃料效率速度时，该咨询装置可不降低燃料效率评级。

指导驾驶员的系统的另一个实施例，可包括产生指示道路条件的输入信号的输入装置。咨询装置可基于实际行车速度和最佳燃料效率速度来确定向驾驶员传达的并指示燃料效率评级的反馈。此外，当车辆在来自公路条件的最小停车距离内时，咨询装置可不降低燃料效率评级。

用于操作沿路线行驶的车辆中的指导驾驶员的系统的方法，可包括检测平均行车速度、检测道路条件、确定与公路条件相对应的速度和确定以车辆的最佳燃料效率速度驾驶该车辆是否符合针对道路条件的速度的步骤。该方法可进一步包括当最佳燃料效率速度符合道路条件的速度时，确定燃料效率评级的步骤。此外，该方法还可包括当最佳燃料效率速度不符合针对道路条件的速度时，制止确定燃料效率评级。

附图说明

图1为当车辆经历某道路条件时制止降低燃料效率评级的车辆的指导驾驶员的系统的一个实施例的示意图。

图2为用于操作图1的指导驾驶员的系统的方法的一个实施例的流程图。

图3为用于操作图1的指导驾驶员的系统的方法的另一个实施例的流程图。

具体实施方式

现参见以下讨论以及附图，详细显示了示例性的方法。尽管附图代表一些可能的方法，但是附图不一定是按比例绘制，以及某些特征可以被夸大，移除或者部分剖视以更好地描绘和解释本发明。进一步地，本文阐述的说明书并不意图穷举，或意图限制或约束权利要求为附图中所示的且以下详细的说明书所说明的精确形式和设置。

示例性的指导驾驶员的系统可为驾驶员提供反馈和燃料效率评级，以及当驾驶员偏离最佳燃料效率操作条件时可制止更新该评级，以便驾驶员可遵守当地交通法规和/或在其他方面充分地响应于道路条件而不受采取这一行为的处罚。该系统可包括各种部件和执行程序，用于确定期望的燃料经济性、瞬间燃料经济性和驾驶员咨询的输出，例如，触觉反馈，该触觉反馈可以是以调整加速器踏板调节器和制动踏板调节器的形式，如Filev的美国专利号8,108,136中所公开的，其通过引用被合并于此。该系统可基于期望的且瞬间的燃料经济性来确定燃料效率评级，其也可以转而基于实际行车速度和最佳燃料效率速度。

参见图1，用于车辆102的指导驾驶员的系统100可包括产生指示道路条件108的输入信号106的输入装置104，其可要求驾驶员以可能偏离车辆的最佳燃料效率操作的方式操作车辆。道路条件可以是显示最大速度限制112的道路信号110的形式或显示最小速度限制114的道路信号的形式。然而，其他的道路信号可以警告驾驶员道路中即将来临的条件，例如十字路口116、停车标志118、交通信号灯120、学校区域122、隆起物124、铁路公路交叉道口（railroad crossing）126、吊桥128、人行横道130、动物穿越道132、自行车穿越道134、自行车道136、陡坡138、合流车道140、路堤（embankment）142、凹凸不平的路面144、建造区域（construction zone）146、急转弯148和减速带150。

输入装置104可包括交通标志识别装置152（TSR装置），其可包括安装于车辆102上用于通过检测道路标志110的存在并确定道路标志的内容从而产生输入信号106的前视照相机154。例如，该TSR装置152可识别最大速度限制标志的存在并执行字符识别算法以辨认标示在标志上的最大速度限制的实际数值，如40kph（25mph）。同样地，该TSR装置152可检测最小速度限制标志的存在并执行字符识别算法以辨认或确定标示在标志上的最小速度限制，如大约70kph（45mph）。作为其他的示例，TSR装置152还可执行字符识别算法以检测符号、文字以及它们的结合，其可以与学校区域、建造区域、急转弯（sharp curve）、路堤、凹凸不平的路面或另一个减速区域相关。TSR装置可利用标志查找表来进一步使被检测到符号和文字与相应的最大速度限制相关联，如针对学校区域、建造区域、急转弯（sharp curve）、路堤、陡坡、凹凸不平的路面或其他减速区域的大约40kph限制（25mph）。

输入装置104可进一步包括全球卫星定位单元156（“GPS单元”），该全球卫星定位单元156与地图数据库158和基于云计算的输入160中的至少一个结合，其每一个都具有用于多个路线的当地速度限制查找表。该GPS单元156可产生输入信号107，其指示从车辆102到沿路线的道路条件的距离和相关的速度限制。

指导驾驶员的系统100可进一步包括咨询装置162，其可确定车辆的最佳燃料效率速度（“最佳速度”），以及进一步确定基于平均速度和最佳速度的车辆的燃料效率评级（“评级”）。该平均速度和最佳速度可以由瞬间燃料经济性和期望的燃料经济性的计算来分别确定，如Filev的美国专利号8,108,136中所公开的。在这方面，该系统可确定该评级并基于该评级向驾驶员提供输出。

在一个实施例中，当车辆在通常较长的时间间隔内以最佳速度或者在最佳速度的预定范围内行驶时，该咨询装置162通常可增加该评级。最佳速度可以是存储在计算机可读介质或者系统的其他部分内的预先设定值，如通过给定车辆的实证测试由制造商确定的。例如，基于实证数据，该给定车辆的最佳速度可以被确定为大约55kph（35mph）。当然，最佳速度根据该车辆可以大于或小于55kph（35mph）。在另一个实施例中，系统100可以进一步包括多个传感器并基于例如由水平传感器检测的陡坡、由乘客重量传感器检测的乘客负载、由货物重量传感器检测的货物负载以及为了改善车辆燃料效率可改变最佳速度的各种其他的参数执行算法以确定实时的最佳速度。

咨询装置162可基于来自输入装置的任何一个或多个部件的输入信号从而确定输出164，并向驾驶员传达反馈或燃料效率评级，当驾驶员恰当地响应道路条件时，而不降低该评级。具体地，咨询装置162可包括模糊逻辑控制器166，该模糊逻辑控制器166可基于实际行车速度和最佳燃料效率速度从而确定燃料效率评级，类似于Filev的美国专利号8,108,136中所公开的系统。然而，如下所述，可进一步设置系统100以避免当道路条件不能保证车辆以最佳速度行驶时降低所述评级。

当控制器166确定道路条件为显示大于最佳速度的最小速度限制的道路标志并进一步地当实际行车速度至少为最小速度限制时，控制器166可制止降低所述评级。具体地，继续之前的示例，控制器166可确定最佳速度为55kph（35mph），并可进一步接收来自TSR装置152的输入信号，其指示车辆正接近具有以道路标志的形式的道路条件的路线的一部分，该道路标志显示对应的最小速度限制，例如高速公路上可能要求的72kph（45mph）。控制器166可进一步确定实际行车速度为72kph（45mph）的最小速度，并因此制止降低燃料效率评级，以便避免阻碍驾驶员遵守最小速度限制。如果控制器确定车辆正以大于最小速度限制的速度行驶，则可进一步设置控制器来制止降低该评级。然而，在另一实施例中，如果控制器确定车辆正以大于最小速度或大于最小速度限制以上的补偿值行驶，如最小速度限制以上的大约16kph（10mph），则控制器可以降低该评级。这一处罚可缓解燃料效率的损失，同时仍然允许驾驶员随着交通流驾驶或者在其他方面以与道路条件相关联的方式操作车辆。

此外，当控制器确定道路条件为指示最大速度限制的道路标志，该最大速度限制小于最佳速度，并进一步地当实际行车速度达到该最大速度限制时，控制器166可制止降低所述评级。例如，控制器166可确定最佳速度为55kph（35mph）并接收来自TSR装置152的输入信号，其指示车辆正接近其路线的一部分，该部分具有以道路标志的形式的道路条件，该道路标志具有最大速度限制为40kph（25mph）。在这一示例中，控制器166可进一步确定实际行车速度为40kph（25mph）并制止降低燃料效率评级，以便鼓励驾驶员遵守最大速度限制。如果控制器确定车辆以小于最大速度限制的速度行驶，则可进一步设置控制器以制止降低所述评级。然而，在另一实施例中，如果车辆以小于最大速度限制或小于最大速度限制以下的补偿值行驶，如以最大速度限制以下的大约16kph（10mph）行驶，则可设置控制器以降低所述评级。这一处罚可缓解燃料效率的损失，同时允许驾驶员随着交通流驾驶或者在其他方面以与道路条件相关联的方式操作车辆。

当控制器基于从GPS单元收到的输入信号确定车辆在道路条件的预定距离内时，控制器166也可制止降低所述评级。在这方面，该系统可鼓励驾驶员谨慎地接近交通指示灯或其他的道路条件，并可对通过十字路口的安全停车距离和/或高的交通流量作出说明。同样地，当车辆在最佳速度以下且仍在交通指示灯的预定距离内逐渐加速远离交通指示灯时，控制器可制止降低所述评级。当然，来自GPS单元的输入信号可指示该道路条件可以为其他的条件，包括停车标志、铁路公路交叉道口、吊桥、建造区域、该线路的实时高交通流量部分或可能要求驾驶员偏离最佳速度的各种其他道路条件。此外，距道路条件的预定距离可以大于或小于100米（330英尺）。

当车辆在距道路条件的最小停车距离内时，控制器可进一步地制止降低所述评级。具体地，系统100可进一步包括停车距离数据库168，该停车距离数据库168包括用于车辆的多个参考最小停车距离和相关的多个参考车辆速度的查找表170。控制器166可以与数据库168结合并响应于实际行车速度与多个相关的参考车辆速度的比较来确定瞬间最小停车距离。然后，控制器166可确定车辆到十字路口或其他道路条件的距离。如果这一距离大于最小停车距离的3倍或其他预定值，则控制器166可确定所述评级，这是由于车辆可以以有点高的速度行驶，因为交通指示灯可以为绿灯或另外其他道路条件可不再要求驾驶员偏离最佳速度。当控制器确定道路条件为指示最大速度限制的道路标志，并且进一步地当实际行车速度大于该最大速度限制时，控制器166可降低所述评级。例如，对于住宅区，输入信号可以基于指示大约25kph（15mph）的标示的最大速度限制的道路条件，并且实际行车速度可等于最佳速度55kph（35mph）。控制器可通过在标示的最大速度限制以上的实际行车速度的平方函数来降低所述评级。当然，控制器可通过其他适当的计算来降低所述评级。在另一实施例中，当控制器确定道路条件为指示最大速度限制的道路标志，并进一步地当实际行车速度至少为例如在最大速度限制以上的16kph（10mph）的一阈值时，控制器可降低所述评级。这一阈值可对在一定范围内超出例如最大速度限制之外的交通流量进行说明。在这一示例中，控制器可通过在阈值以上的实际行车速度的平方函数或者通过其他适当的计算来降低所述评级。

当控制器确定道路条件为显示最小速度限制的道路标志，并进一步地当实际行车速度小于该最小速度时，也可设置控制器降低所述评级。例如，当道路标志显示例如72kph（45mph）的标示的最小速度限制，并且实际行车速度等于例如55kph（35mph）的最佳速度时，控制器可降低所述评级。控制器可通过在最小速度限制以下的实际行车速度的平方函数来降低所述评级。当然，可设置控制器通过其他的计算来降低所述评级，并可仅针对实际行车速度的一部分制止降低，该一部分实际行车速度小于最小速度限制一阈值以内。

系统100可进一步包括显示屏172和/或触觉反馈机构174以向驾驶员传达反馈或评级，以便指导驾驶员最大化车辆的操作经济性。具体地，控制器166可响应于确定如何改变或保持所述评级（如以上所详细讨论的）产生输出或驱动信号164。显示屏172或信息中心可接收驱动信号并响应于接收该驱动信号而显示信息，该信息指示了评级。例如，显示屏172可显示向驾驶员传达所述评级的数值、指标或图形。触觉反馈机构174可以为Filev的美国专利号8,108,136中所公开的加速器踏板总成和/或制动踏板总成，其向驾驶员传达用于调整相对于驾驶员移动的踏板的阻力的强度的踏板位置反馈感测信号。

参见图2，用于操作沿路线行驶的车辆102的图1的指导驾驶员的系统的方法200包括检测平均行车速度的步骤202。这一步骤可包括为了计算平均行车速度检测瞬间车辆速度。

在步骤204处，控制器可确定车辆是否在道路条件的预定距离内。在一实施例中，该系统可包括TSR装置152，当道路条件进入TSR装置的范围内，该TSR装置152产生输入信号。在另一实施例中，该系统可包括GPS单元XX，该GPS单元XX辨别距道路条件的车辆的距离。例如，控制器可接收来自GPS单元的、指示从车辆到道路条件的距离的输入信号。如果控制器确定车辆在道路条件的预定距离内，如停车标志的100米（330英尺），则该系统可进入步骤206。如果控制器不能确定车辆在道路条件的预定距离内，则该方法可进入步骤208。

在步骤206处，控制器可针对道路条件确定相应速度。例如，控制器可针对停车标志确定该相应速度为零kph（零mph）。

在步骤208处，控制器可确定最佳燃料效率速度是否遵守协会的相应速度。继续之前的示例，最佳速度可以为55kph（35mph），以及针对如停车标志的道路速度设置的相应速度可以为零kph（零mph）。在这方面，以最佳速度处的燃料效率的方式操作车辆将要求驾驶员驾驶穿过停车标志而不停止，因而违反了交通法规。如果最佳速度符合相应速度，那么该方法可进入步骤210。如果最佳速度不符合相应速度，那么该方法可进入步骤212。

在步骤210处，控制器可确定反馈或燃料效率评级并产生指示该评级的输出。具体地，该控制器可基于实际行车速度和最佳燃料效率速度产生该输出。可通过咨询系统100的控制器166基于如上所述的瞬间燃料经济性和期望的燃料经济性产生该输出。可以向驾驶员传达该输出以为驾驶员提供使车辆的操作经济性最大化的指导。具体地，控制器可基于期望的燃料经济性和瞬间燃料经济性确定最佳的加速器踏板位置。控制器可进一步确定燃料经济性误差、燃料经济性误差的变化率以及基于燃料经济性误差、燃料经济性误差的变化率以及瞬间发动机功率的加速器踏板位置调节器。控制器可在适当的饱和限度内整合加速器踏板位置调节器以确定驾驶员对给定的瞬间操作条件的功率需求的最佳加速器踏板位置，如此向驾驶员提供指导以改善燃料效率评级。然而，可通过利用显示屏172或信息中心向驾驶员显示指示该评级的数值、图形或其他图像，从而向驾驶员传达这一评级。为了向驾驶员传达该评级，该方法可利用各种其他的装置和方法。然后，该方法可返回步骤202。

在步骤212处，该方法可制止降低所述评级。继续之前的示例，对于通过例如促使车辆在停车标志处完全停止而偏离最佳速度，将不处罚驾驶员。在这方面，该方法可针对与驾驶员遵守当地的交通法规和道路条件无关的驾驶员的需求降低所述评级。然后，该方法可返回步骤202。

参见图3，显示了用于操作系统100的方法300的另一个实施例。方法300可类似于图2的方法200中的所有步骤，并为了说明，包括类似标号的三百系列中的步骤。然而，当驾驶车辆穿过所有类别的道路条件时，可设置方法300在燃料效率评级的计算中忽视车辆的瞬间燃料经济性。具体地，该方法可包括步骤304并立即进入步骤312而不更新评级，当在之前的步骤304中时，控制器确定车辆是在道路条件的预定距离内。当确定是否推迟评级方法时，图2中的方法至少可采取考虑最佳速度和对应于道路条件的速度的附加步骤208。

关于此处所描述的过程、系统、方法、探试等，应当理解为，尽管这些方法的步骤等已被描述为根据特定的次序发生，但这些方法能够用除了此处所描述的顺序以外的顺序执行的所描述的步骤来实践。应当进一步地理解，可以同时执行某些步骤，可以增加其他的步骤，或者可以省略此处所描述的某些步骤。换言之，为了说明某些实施例的目的，提供了此处的方法的说明，且其不应当以任何方式被解释为限制权利要求书。

因此，应当理解的是，以上说明书意图说明而不是限制。通过阅读以上说明书，除了提供的实例外的许多实施例和应用将是显然的。保护范围不应当参考以上说明书而确定，而应当参考所附权利要求书及其所享有的等同的全部范围来确定。可以预期和预料的是，未来的发展将发生在此处所描述的技术中，以及所公开的系统和方法将被合并到这样未来的实施方式中。总之，应当理解的是，本申请能够被修改和变化。

权利要求书中使用的所有术语意图被给予其最宽泛的合理解释和如此处所描述的技术领域中的技术人员所理解的它们的普通含义，除非此处明确做出相反的指示。具体地，单数冠词的使用，如“一个”、“该”、“所述”等等，应当被理解为记载一个或多个所指的部件，除非权利要求记载了相反的明确限制。

提供本申请的摘要以允许读者快速地确定技术内容的本质。主张理解的是，其将不被用于说明或限制权利要求的范围或含义。此外，在以上详细的说明书中，可知为了精简本发明的目的，各种实施例将中组合有各种特征。本发明的方法不应被理解为表明所要求保护的实施例要求比每个权利要求所明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如以下权利要求书所表明的，发明的主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，如下权利要求书以此方式合并到详细说明书中，每个权利要求独立地作为分别要求保护的主题。

Claims (7)

1.一种指导驾驶员的系统，其特征在于，包括

产生指示道路条件的输入信号的输入装置；以及

确定输出并向驾驶员传达该输出的咨询装置；

其中，输出基于实际行车速度和最佳燃料效率速度指示燃料效率评级，以及当道路条件不能保证最佳燃料效率速度时，咨询装置制止降低评级，

当咨询装置确定道路条件为显示大于最佳燃料效率速度的最小速度限制的道路标志，并进一步地当实际行车速度至少为最小速度限制时，咨询装置制止降低燃料效率评级；

当咨询装置确定道路条件为指示小于最佳燃料效率速度的最大速度限制的道路标志，并进一步地当实际行车速度达到最大速度限制时，咨询装置制止降低燃料效率评级。

2.根据权利要求1所述的指导驾驶员的系统，其特征在于，当咨询装置确定道路条件为显示最小速度限制的道路标志，并进一步地当实际行车速度小于最小速度限制时，咨询装置降低燃料效率评级。

3.根据权利要求1所述的指导驾驶员的系统，其特征在于，当咨询装置确定道路条件为指示最大速度限制的道路标志，并进一步地当实际行车速度大于最大速度限制时，咨询装置降低燃料效率评级。

4.一种指导驾驶员的系统，其特征在于，包括

产生指示道路条件的输入信号的输入装置；以及

咨询装置，其确定输出并向驾驶员传达该输出，以及基于实际行车速度和最佳燃料效率速度指示燃料效率评级，以及当车辆在距道路条件的最小停车距离内时，咨询装置制止降低燃料效率评级，其中，输入装置包括检测道路条件的交通标志识别装置，所述道路条件为指示最大速度限制、最小速度限制、十字路口、停车标志、交通信号灯、学校区域、隆起物、铁路公路交叉道口、桥梁、人行横道、动物穿越道、自行车穿越道、自行车道、陡坡、陡降、合流车道、路堤、凹凸不平的路面、建造区域、急转弯和减速带中的至少一个的道路标志。

5.根据权利要求4所述的指导驾驶员的系统，其特征在于，输入装置包括全球卫星定位单元，以及当咨询装置确定车辆在距道路条件的最小停车距离内时，咨询装置制止降低燃料效率评级。

6.根据权利要求4所述的指导驾驶员的系统，其特征在于，输入装置包括全球卫星定位单元，所述全球卫星定位单元与地图数据库和基于云计算的输入中的至少一个结合，其每一个都具有针对多个道路条件的道路条件查找表。

7.根据权利要求4所述的指导驾驶员的系统，其特征在于，包括：

停车距离数据库，所述停车距离数据库包括车辆的多个参考最小停车距离和关联的多个参考行车速度的查找表；以及

全球卫星定位单元，所述全球卫星定位单元确定距道路条件的车辆距离；

控制器，所述控制器响应于实际行车速度和多个关联的参考行车速度的比较来确定瞬间最小停车距离；

其中，控制器响应于确定车辆距离小于最小停车距离而产生指示燃料效率评级的超控输出信号。