CN107054350A - 车辆行驶方向的指示 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及车辆行驶方向的指示。一种车辆可包括被配置为控制车辆的操作的处理器。处理器可根据行驶方向的指示来控制车辆的操作。行驶方向的指示可以是基于表示车辆的加速度变化率的数据的符号的。可以从加速度传感器输出和速度传感器输出得出表示车辆的加速度变化率的数据的符号。所述指示可以是这样的指示：响应于当车辆处于前进挡时所述数据的符号相反，所述指示为后退。
Description
技术领域
本公开涉及车辆行驶方向指示。
背景技术
车辆控制系统可从制动系统模块或被设计为解读车轮速度传感器输出的其它模块获取速度指示。车轮速度传感器通常是独立于方向的。即，方向信息不伴随速度指示。因此，通常使用额外的传感器或变速器状态确定车辆方向。这些方向检测方法可能又进而提供错误信息或增加成本。
发明内容
一种车辆可包括被配置为控制车辆的操作的处理器。处理器可根据行驶方向的指示来控制车辆的操作。行驶方向的指示可以是基于表示车辆的加速度变化率的数据的符号的。可以从加速度传感器输出和速度传感器输出得出所述数据的符号。所述指示可以是这样的指示：响应于当车辆处于前进挡时所述数据的符号相反，所述指示为后退。
响应于当车辆处于倒车挡时所述数据的符号相同，所述指示可以是前进。处理器还可被配置为：对所述数据应用带通滤波器以去除指示道路坡度的频率成分。处理器可通过执行自动转向命令来控制车辆的操作。处理器可通过执行自动停车命令来控制车辆的操作。
根据本发明，一种车辆包括处理器，所述处理器被配置为：根据行驶方向的指示来控制车辆的操作，其中，行驶方向的指示是基于表示车辆的加速度变化率的数据的符号的，使得响应于当车辆处于前进挡时所述符号相反，所述行驶方向的指示为后退，其中，所述数据是从加速度传感器输出和速度传感器输出得出的。
根据本发明，一种方法可包括通过车辆的控制器执行以下操作：响应于当车辆处于前进挡时从加速度传感器输出和速度传感器输出得出的表示加速度变化率的数据的符号相反，产生行驶方向的后退指示；根据所述后退指示，控制车辆的操作。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于当车辆处于倒车挡时所述符号相同，产生行驶方向的前进指示。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：对所述数据应用带通滤波器以去除指示道路坡度变化的频率成分。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：基于指示的行驶方向，执行自动转向命令。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：基于指示的行驶方向，执行自动停车命令。
根据本发明，一种车辆包括处理器，处理器被配置为：根据响应于当车辆处于倒车挡时表示车辆的加速度变化率的数据的符号相同而产生的行驶方向的前进指示，执行自动转向命令，其中，所述数据是从加速度传感器输出和速度传感器输出得出的。
根据本发明的一个实施例，所述处理器还被配置为：根据响应于当车辆处于前进挡时表示车辆的加速度变化率的数据的符号相反而产生的行驶方向的后退指示，执行自动转向命令，其中，所述数据是从加速度传感器输出和速度传感器输出得出的。
根据本发明的一个实施例，所述处理器还被配置为：对所述数据应用带通滤波器，以去除指示道路坡度变化的频率成分。
根据本发明的一个实施例，所述自动转向命令使车辆停止。
附图说明
图1是具有方向指示系统的车辆的概况图。
图2是用于车辆方向指示系统的函数图。
图3是使用速度传感器输出和加速度传感器输出的车辆方向指示的流程图。
图4是描绘大体上符号相同的车辆方向指示系统的输出图表。
图5是描绘大体上符号相反的车辆方向指示系统的输出图表。
图6是在相同符号和相反符号之间振荡的车辆方向指示系统的输出图表。
图7是具有方向校正系统的车辆方向指示系统的输入和输出图表。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例，其它实施例可以采用各种可替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开教导一致的特征的各种组合和变型可期望用于特定的应用或实施方式。
车辆控制系统或乘员可使用车辆纵向方向以正确地控制车辆。例如，车辆可使用纵向方向来发起停车命令或转向命令。车辆还可使用纵向方向来增加或减少燃料喷射。在特定情况下，变速器状态可提供车辆纵向方向的充分指示。然而，当车辆处于与预期的行驶方向相反的斜坡上时，变速器状态可能错误地指示纵向方向。例如，在斜坡上方向为上坡且处于行进或前进挡的车辆在变速器爬行不能克服相反的力的情况下可能沿后退方向行驶。具有速度传感器输入和加速度传感器输入的车辆控制器可以通过产生后退指示或确认正确的指示来校正错误的指示。
车辆可包括用于确定速度的系统。车辆速度传感器可使用磁效应、电效应或光学效应来确定车轮的旋转、相对于地面的运动或速度的GPS指示。任何速度指示的方法可用于校正车辆纵向方向的错误指示。例如，车轮的周长和车轮的旋转可用于确定车辆纵向速度。车辆还可包括用于确定车辆的加速度的系统。加速度计或加速度传感器可以是任何类型的(例如，电容式的、压电式的、压阻式的、霍尔效应式的、磁阻式的，等等)。
这些系统的输出可以输入到被配置为解读所提供的数字值或模拟值的控制系统中。控制系统的控制器或处理器可操纵这些值以确定车辆的行驶方向。可通过比较各个加速度变化率(jerk)值的符号来利用速度、加速度和加速度变化率之间的关系确定行驶方向。正如加速度是速度的时间导数，在此使用的加速度变化率是加速度的时间导数。数值方法可用于确定速度和加速度两者的时间导数以得出两个单独的加速度变化率的值。例如，虽然在向后滚动下坡的情况下车辆可能处于前进挡，但是，如果速度的加速度变化率的值与加速度的加速度变化率的值的符号相反，则确定的行驶方向将为后退。同样，虽然在向前滚动下坡的情况下车辆可能处于倒车挡，但是，如果速度的加速度变化率的值与加速度的加速度变化率的值的符号相同，则确定的行驶方向将为前进。
数值方法或近似法(诸如龙格库塔(Runge-Kutta)方法、欧拉(Euler)方法)等可用于为速度传感器和加速度传感器提供变化率的数值近似法。导数计算的时间步长可以接近5ms或大至20ms。可通过减小时间步长来提高数值近似法的准确性，但可能需要更多的处理能力。
使用这些数值方法，可从速度传感器输出和加速度计输出获得加速度变化率的值。一旦获得了用于各个传感器的加速度变化率的值，则可使用带通滤波器从传感器值中去除不需要的频率成分。数字带通滤波器可由等式1中示出的z传递函数限定。带通滤波器可用于从信号中去除低频信息(其可指示车辆停在斜坡上)，以及从信号中去除高频信息(其可指示仪器噪声)。根据输入类型，可使用模拟或数字滤波器。例如，可使用具有类似于等式1的传递函数的双二阶带通滤波器。
对于特定的车辆，优选的通带可以在1Hz-15Hz之间，对于其它车辆，优选的通带可以在5Hz-20Hz之间。由于车辆因不同而阈值不同，因此可以在工厂测试车辆以确定优选的通带。任何类型的传递函数可用于从传感器加速度变化率的值中去除不需要的频率成分。如本领域中公知的，可以使用模拟系统来代替数字或离散系统以实现带通滤波器。
现参照图1，示出了车辆方向指示系统100。车辆105可包括控制器110，控制器110直接地或间接地连接到至少一个速度传感器115和至少一个加速度传感器或加速度计120。速度传感器115可以是位于车辆的车轴或车轮罩上的具有磁性拾取器的霍尔传感器。速度传感器115可电连接到控制器110，以发送待处理的数字或模拟数据。加速度传感器120可电连接到控制器110，以发送待处理的数字或模拟数据。
现参照图2，示出了函数图200。包含在此的函数可在位于车辆内或车辆外的本领域中已知的控制器或处理器上被执行。可由控制器接收来自速度传感器的输入202和来自加速度传感器的输入204。数值方法206可应用于速度传感器输入202以确定速度信号202的二阶导数，称为加速度变化率，类似地，数值方法206可应用于加速度传感器输入204以确定加速度信号204的一阶导数，也称为加速度变化率。通过数字信号处理208对速度输入202和加速度输入204两者的加速度变化率的值进行滤波以去除不在指定频带内的频率。在函数210处将得出的值的符号进行比较以确定行驶方向。在算术函数214处，将来自在函数210处确定的行驶方向的方向分量赋予原始车辆速度输入212(其可以与车辆速度输入202相同)。然后，将车辆矢量提供至车辆控制系统216。
现参照图3，示出了算法300。步骤302是算法的起点。在步骤304处，检测车辆速度。在步骤310处，检测车辆加速度。在步骤306处，可将数值模型应用到车辆速度输入以确定从车辆速度得出的加速度变化率的值。在步骤312处，可将数值模型应用到车辆加速度输入以确定从车辆加速度得出的加速度变化率的值。在步骤308处，可将滤波器应用到在步骤306中确定的加速度变化率的数据以从该数据中去除高频成分或低频成分。在步骤314处，可将滤波器应用到在步骤312中确定的加速度变化率的数据以从该数据中去除高频成分或低频成分。在步骤316处，对车辆速度数据的符号和车辆加速度数据的符号执行比较。如果车辆速度数据的符号与车辆加速度数据的符号不同，则在步骤320中更新车辆方向为后退。如果车辆速度数据的符号与车辆加速度数据的符号相同，则在步骤318中更新车辆方向为前进。然后，算法返回至步骤302。
现参照图4，示出了描绘速度指示(Vx)、从速度传感器输出得出的加速度变化率的数据和从加速度传感器输出得出的加速度变化率的数据的图表400。速度指示Vx不包括方向信息，意味着Vx总是正实数，直到得出方向指示。在子图表中示出了相对于处于驾驶中的车辆的方向指示。从图表的左侧开始，的符号与的符号不同，这是因为直到时间为大约39秒，为零并且大于或小于零。一直到时间为大约39秒，方向错误指示被设置为“1”或“真”。在39秒标记之后，和两者的符号相同，并且方向错误指示下落为“0”或“假”，而不管车辆速度如何。
现参照图5，示出了描绘速度指示(Vx)、从速度传感器输出得出的加速度变化率的数据和从加速度传感器输出得出的加速度变化率的数据的图表500。方向指示的初始条件是方向是正确的。在大约18秒标记502处，和的符号之间的差异出现，指示错误的方向。如在点504、506和508处更具体地示出的，和的符号相反，这指示错误的方向情况。
现参照图6，示出了描绘速度指示(Vx)、从速度传感器输出得出的加速度变化率的数据和从加速度传感器输出得出的加速度变化率的数据的图表600。在点602处，示出了不正确的速度指示的警告。可通过得出的加速度变化率的值的突然变化来确定警告。从接近20秒标记直到40秒标记处，在区域604处，和的符号变成相反，且指示方向错误信号。在40秒标记附近，符号变为相同，持续到大约50秒标记处(在区域606处)。如区域608中所示，和的符号相反，表示错误的方向指示。
现参照图7，示出了描绘原始速度指示(原始Vx)、校正后的速度指示(校正后的Vx)和方向校正指示的图表700。如图所示，直到大约20秒标记702处，原始Vx信号和校正后的Vx信号相等。在大约20秒标记702处，方向校正翻转，以指示原始Vx信号是不正确的。直到大约40秒标记704处，校正后的Vx信号被用作原始Vx信号的反向信号，以向车辆控制系统提供包括速度和方向的矢量。
在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机，或者通过处理装置、控制器或计算机实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或者专用的电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为可被控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于永久地存储在非可写存储介质(诸如，ROM装置)上的信息以及可变地存储在可写存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁介质和光学介质)上的信息。所述处理、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选地，所述处理、方法或算法可使用合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或任何其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合被整体或部分地实现。
说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种改变。如前所述，各个实施例的特征可被组合，以形成可能未被明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或更多个期望的特性方面优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性，期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。
Claims (10)
1.一种车辆，包括：
处理器，被配置为：根据行驶方向的指示来控制车辆的操作，其中，行驶方向的指示是基于表示车辆的加速度变化率的数据的符号的，使得响应于当车辆处于前进挡时所述符号相反，所述行驶方向的指示为后退，其中，所述数据是从加速度传感器输出和速度传感器输出得出的。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，响应于当车辆处于倒车挡时所述符号相同，所述行驶方向的指示为前进。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述处理器还被配置为：对所述数据应用带通滤波器，以去除指示道路坡度变化的频率成分。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，控制车辆的操作包括执行自动转向命令。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，控制车辆的操作包括执行自动停车命令。
6.一种方法，包括：
通过车辆的控制器执行以下操作：
响应于当车辆处于前进挡时从加速度传感器输出和速度传感器输出得出的表示加速度变化率的数据的符号相反，产生行驶方向的后退指示；以及
根据所述后退指示，控制车辆的操作。
7.一种车辆，包括：
处理器，被配置为：根据响应于当车辆处于倒车挡时表示车辆的加速度变化率的数据的符号相同而产生的行驶方向的前进指示，执行自动转向命令，其中，所述数据是从加速度传感器输出和速度传感器输出得出的。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中，所述处理器还被配置为：根据响应于当车辆处于前进挡时表示车辆的加速度变化率的数据的符号相反而产生的行驶方向的后退指示，执行自动转向命令，其中，所述数据是从加速度传感器输出和速度传感器输出得出的。
9.根据权利要求7所述的车辆，其中，所述处理器还被配置为：对所述数据应用带通滤波器，以去除指示道路坡度变化的频率成分。
10.根据权利要求7所述的车辆，其中，自动转向命令使车辆停止。
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