CN107458464A - 用于显示向前行驶轨迹、提供折叠警报并且提供拖车转弯辅助的系统及方法 - Google Patents

用于显示向前行驶轨迹、提供折叠警报并且提供拖车转弯辅助的系统及方法 Download PDF

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CN107458464A CN201710322320.2A CN201710322320A CN107458464A CN 107458464 A CN107458464 A CN 107458464A CN 201710322320 A CN201710322320 A CN 201710322320A CN 107458464 A CN107458464 A CN 107458464A
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E·C·元
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Abstract

根据本发明的原理的一种系统包括预期轨迹模块和电子显示器。该预期轨迹模块确定车辆的预期向前行驶轨迹并且确定由车辆所牵引的拖车的预期向前行驶轨迹。电子显示器显示车辆和拖车的预期向前行驶轨迹。

Description

用于显示向前行驶轨迹、提供折叠警报并且提供拖车转弯辅 助的系统及方法
技术领域
本发明涉及用于显示向前行驶轨迹、提供折叠警报并且提供拖车转弯辅助的系统及方法。
背景技术
在此提供的背景技术描述是为了总体上呈现本发明的背景。在该背景部分中被描述的范围内的当前指定的发明人的工作以及在提交时可能不会以其它方式当成现有技术的描述的各方面既不明确地也不隐含地被承认是本发明的现有技术。
当牵引拖车的车辆在向前移动时进行转弯时，拖车可跟随与车辆跟随的路径或轨迹不同的路径或轨迹。对于车辆的给定转弯半径来说，相对于当车辆以高速行驶时，当车辆以低速行驶时，拖车轨迹与车辆轨迹之间的差异可能更大。如果车辆的驾驶员没有考虑拖车轨迹与车辆轨迹之间的差异，拖车可行驶超过在邻近转弯的道路旁边延伸的外车道边界(例如路缘)。如果驾驶员过度补偿拖车轨迹与车辆轨迹之间的差异，车辆可行驶超过车辆正转到的道路的中心线。
在一些情形中，由于驾驶员忘记车辆正在牵引拖车，因此驾驶员未考虑拖车轨迹与车辆轨迹之间的差异。在其它情形中，驾驶员无法领会拖车的宽度及/或拖车的轨迹。
发明内容
根据本发明的原理的一种系统的第一示例包括预期轨迹模块和电子显示器。预期轨迹模块确定车辆的预期向前行驶轨迹并且确定由车辆牵引的拖车的预期向前行驶轨迹。电子显示器显示车辆和拖车的预期向前行驶轨迹。
根据本发明的原理的一种系统的第二示例包括预期轨迹模块、目标轨迹模块以及用户界面装置和转向控制模块中的至少一个。预期轨迹模块确定车辆的预期轨迹并且确定由车辆牵引的拖车的预期轨迹。目标轨迹模块基于预期车辆轨迹、预期拖车轨迹以及至少一个道路参数而确定车辆在转弯期间的目标轨迹。用户界面装置基于目标车辆轨迹来引导车辆的驾驶员通过转弯。转向控制模块基于目标车辆轨迹来控制车辆的转向致动器。
根据具体实施方式、权利要求书以及附图，本发明的进一步应用领域将变得显而易见。具体实施方式以及特定示例仅旨在用于例示目的，而不是旨在限制本发明的范围。
附图说明
根据具体实施方式以及附图将更充分地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的示例车辆系统的功能方框图，车辆系统包括车辆以及由车辆牵引的拖车；
图2是根据本发明的示例控制系统的功能方框图；
图3是示出了根据本发明的用于显示车辆和拖车的向前行驶轨迹并且提供折叠警报的示例方法的流程图；
图4至图7是电子显示器上的示例图像以及显示车辆和拖车的向前行驶轨迹的示例曲线图；
图8包括根据本发明的显示车辆和拖车的向前行驶轨迹并且提供折叠警报的电子显示器上的示例图像；
图9是示出了根据本发明的用于为牵引拖车的车辆的驾驶员提供转弯辅助的示例方法的流程图；
图10至图14是根据本发明的进行转弯的示例车辆系统的俯视图；以及
图15和图16包括电子显示器上的示例图像以及牵引拖车的车辆的驾驶员的示例视野，其示出了根据本发明的用于驾驶员的转弯辅助。
在附图中，附图标记可被重新使用来标识相似及/或相同的元件。
具体实施方式
根据本发明的系统及方法在车辆向前移动通过转弯时确定车辆和拖车的轨迹，并且显示车辆驾驶员视角下的轨迹。因此，驾驶员可使用所显示的轨迹来识别拖车是否会行驶超过外车道边界或者车辆是否会行驶超过车辆正转弯到达的道路的中心线。另外，该系统及方法可确定何时可能发生折叠并且当可能发生折叠时在驾驶员视角中显示折叠警报。
在各种实施方式中，系统及方法在车辆将要进行转弯时确定车辆的目标轨迹，并且基于目标车辆轨迹来引导驾驶员通过转弯。在一个示例中，系统及方法通过显示表示目标车辆轨迹的曲线来引导驾驶员通过转弯。在另一示例中，系统及方法基于目标车辆轨迹来确定目标方向盘位置，并且显示表示目标方向盘位置的箭头。系统及方法可在电子显示器及/或车辆的挡风玻璃上显示目标车辆轨迹及/或目标方向盘位置。
因此，除了通知驾驶员当前车辆轨迹的潜在问题，系统及方法可经由目标车辆轨迹提供该问题的解决方案。进一步，在各种实施方式中，系统及方法基于目标车辆轨迹来控制转向致动器以自动地使车辆转向通过转弯。当车辆转向被自动地控制时，驾驶员可继续控制车辆的油门以及车辆的制动器。
现在参照图1，车辆系统10包括车辆12和拖车14。车辆12包括车架或车体15、前轴16、后轴18、左前轮20、右前轮21、左后轮22、右后轮23、转向系统24以及具有远端或球体28的拖车拴钩26。转向系统24可操作以使左前轮20和右前轮21转向并且由此使车辆12转弯。
转向系统24包括方向盘30、转向柱32、转向杆系34以及转向致动器36。驾驶员旋转方向盘30以使车辆12向左转或向右转。转向柱32耦合至方向盘30，使得当方向盘30被旋转时转向柱32旋转。转向柱32还可耦合至转向杆系34，使得转向柱32的旋转导致转向杆系34的平移。转向杆系34耦合至左前轮20和右前轮21，使得转向杆系34的平移使左前轮20和右前轮21转向。
转向致动器36耦合至转向杆系34，并且可操作以使转向杆系34平移并且由此使左前轮20和右前轮21转向。转向致动器36可为液压致动器及/或电动致动器。如果转向柱32耦合至转向杆系34，转向致动器36可减少为了使车辆12向左转或向右转驾驶员必须施加的力气的量。在各种实施方式中，转向柱32可并非耦合至转向杆系34，并且转向致动器36可响应于基于方向盘30的位置而产生的电子信号使转向杆系34平移。当转向致动器36以这种方式被电子地控制时，转向系统24可称为线控转向系统。
拖车14包括车架或车体38、轴40、左轮42、右轮43以及具有远端46的舌状件44。虽然拖车14被描绘为两轮拖车，但是本应用的原理适用于具有多于两个车轮的拖车。舌状件44的远端46可放置到车辆12的拖车拴钩26的球体28上以将拖车14耦合至车辆12。
车辆12进一步包括转向角传感器48、车轮速度传感器49、前摄像机50、后摄像机52、左侧摄像机54、右侧摄像机56、控制模块58以及用户界面装置60。转向角传感器48测量车辆12的转向角或指示转向角的另一参数，诸如转向柱32的角位置。车辆12的转向角可为左前轮20的转向角62与右前轮21的转向角64的平均值。转向角传感器48可安装在如图所示的转向柱32上或者在方向盘30与左前轮20及右前轮21之间的转向系统24中的另一位置处。转向角传感器48可包括霍尔效应传感器。
车轮速度传感器49测量车辆12的车轮的速度。虽然车轮速度传感器49示出为安装至车辆12的右前轮21，但是车轮速度传感器49可测量车辆12的另一车轮的速度。在各种实施方式中，车辆12可包括多个车轮速度传感器以测量车辆的多个车轮的速度。
前摄像机50捕获车辆12前方的环境的图像。后摄像机52捕获车辆12后方的环境的图像。左侧摄像机54捕获车辆12的左侧上的环境的图像。右侧摄像机56捕获车辆12的右侧上的环境的图像。
控制模块58确定车辆12的向前行驶轨迹和拖车14的向前行驶轨迹，并且控制用户界面装置60以显示车辆12和拖车14的向前行驶轨迹。另外，控制模块58确定何时可能发生折叠并且当可能发生折叠时控制用户界面装置60以提供折叠警报。进一步，控制模块58在车辆12将要进行转弯时确定车辆12的目标轨迹，并且控制用户界面装置60以显示目标轨迹。在各种实施方式中，控制模块58还可基于车辆12的目标轨迹来控制转向致动器36。
用户界面装置60可包括电子显示器(例如触摸显示器)，其显示由摄像机50-56捕获的图像。另外，电子显示器可将车辆12和拖车14的向前行驶轨迹及/或车辆12的目标轨迹显示为例如叠加到由摄像机50-56捕获的图像上的线或曲线。
除了或代替电子显示器，用户界面装置60可包括一个或多个振动器，其安装至例如方向盘30以向驾驶员提供关于车辆12是否跟随目标轨迹的触觉反馈。例如，当车辆12在目标轨迹右边时，振动器可振动方向盘30的左侧以指导驾驶员逆时针转动方向盘30并且由此使车辆12向左转。在另一示例中，当车辆12在目标轨迹左边时，振动器可振动方向盘30的右侧以指导驾驶员顺时针转动方向盘30并且由此使车辆12向右转。
车辆12具有质量中心66，其在具有半径68的第一圆上转动，该半径是车辆12的转向角的函数。拖车14具有纵向中心线70，其在具有半径72的第二圆上转动。第一圆和第二圆可在点74处具有公共中心。相对于车辆12的纵向中心线78，拖车14的纵向中心线70以角76定向。角76可称为挂接角。
车辆12的质量中心66位于距离前轴16的距离80处和距离后轴18的距离82处。拖车拴钩26的球体28位于距离后轴18的距离84处。拖车14的轴40位于距离拖车14的舌状件44的远端46的距离86处。
现在参照图2，控制模块58的示例实施方式包括实际转向角模块102、挂接角模块104、环境映射模块106、预期轨迹模块108以及折叠识别模块110。实际转向角模块102确定车辆12的实际转向角并且输出实际转向角。实际转向角模块102可基于来自转向角传感器48的输入来确定车辆12的转向角。
在一个示例中，转向角传感器48包括测量左前轮20的转向角62的第一传感器以及测量右前轮21的转向角64的第二传感器。实际转向角模块102可基于左前轮20和右前轮21的转向角62及64来确定车辆12的转向角。例如，实际转向角模块102可使用诸如(1)之类的关系来确定车辆12的转向角。
(1)
其中δ是车辆12的转向角，δo是左前轮20的转向角62，并且δi是右前轮21的转向角。
在另一示例中，转向角传感器48测量转向柱32的角位置，并且实际转向角模块102基于转向柱位置来确定车辆12的转向角。在另一示例中，转向角传感器48测量方向盘30的角位置，并且实际转向角模块102基于方向盘位置来确定车辆12的转向角。
挂接角模块104确定挂接角(即拖车14的纵向中心线70与车辆12的纵向中心线78之间的角76)并且输出挂接角。挂接角模块104可基于来自后摄像机52的输入来确定挂接角，该输入可包括车辆12后方的环境的图像。另外或可选地，挂接角模块104可基于来自测量挂接角的霍尔效应传感器或超声波传感器的输入来确定挂接角。
环境映射模块106确定车辆12在其上行驶的道路的一个或多个参数、车辆12在道路上的位置及/或在车辆12的预期轨迹中是否存在任何障碍物。简要参照图10，道路参数可包括外车道边界88，其在车辆12当前正在其上行驶的第一道路90和车辆12正在转到的第二道路92的旁边延伸。外车道边界88可为路缘或车道标记。道路参数还可包括第二道路92的中心线94。
再次参照图2，环境映射模块106可基于由前摄像机50捕获的图像来确定道路参数。另外或可选地，环境映射模块106可接收来自车辆至一切(V2X)通信网络96及/或卫星通信网络98的道路参数。环境映射模块106还可通过与V2X通信网络96及/或卫星通信网络98通信来确定车辆12的位置。环境映射模块106可包括用于与V2X通信网络96及/或卫星通信网络98无线通信的天线及/或全球定位系统(GPS)。
环境映射模块106可基于预期车辆轨迹和由前摄像机50捕获的图像来确定在车辆12的预期轨迹中是否存在任何障碍物。另外或可选地，环境映射模块106可通过与V2X通信网络96及/或卫星通信网络98通信来确定在车辆12的预期轨迹中是否存在任何障碍物。
另外，环境映射模块106可基于来自摄像机50-56的图像来产生车辆12和拖车14的至少一部分的俯视图。环境映射模块106输出道路参数、车辆位置及/或在车辆12的预期轨迹中存在的任何障碍物的位置。进一步，环境映射模块106可产生一组或多组栅格线，其表示车辆12在其上行驶的第一道路及/或车辆12正在转到的第二道路的表面。每组栅格线可对应于由摄像机50-56捕获的图像中的一个或由环境映射模块106产生的俯视图。例如，第一组栅格线可表示由前摄像机50捕获的图像中的道路表面，并且第二组栅格线可表示俯视图中的道路表面。
预期轨迹模块108确定车辆12的预期轨迹和拖车14的预期轨迹。预期轨迹模块108输出车辆12和拖车14的预期轨迹。预期车辆轨迹可包括一个或多个点及/或曲线，其表示车辆12上的一个或多个点预期移动穿过的路径。例如，预期车辆轨迹可包括两条曲线，其表示左前轮20和右前轮21预期移动穿过的路径。在另一示例中，预期车辆轨迹可包括四条曲线，其表示车辆12的四个角预期移动穿过的路径。
类似地，预期拖车轨迹可包括一个或多个点及/或曲线，其表示拖车14预期移动穿过的路径。例如，预期车辆轨迹可包括两条曲线，其表示左轮42和右轮43预期移动穿过的路径。在另一示例中，预期车辆轨迹可包括四条曲线，其表示拖车14的四个角预期移动穿过的路径。
当车辆12和拖车14向前移动时，预期轨迹模块108可确定车辆12和拖车14的预期轨迹。在该情形中，预期车辆轨迹可称为车辆12的预期向前行驶轨迹，并且预期拖车轨迹可称为拖车14的预期向前行驶轨迹。当车辆12和拖车14向后移动时，预期轨迹模块108还可确定预期车辆轨迹和预期拖车轨迹。
预期轨迹模块108可基于车辆12的转向角及/或车辆12的一个或多个参数来确定预期车辆轨迹。车辆参数可包括车辆12的当前位置、车辆12的速度、车辆12的轴距、车辆12的轮迹及/或车辆12的质量中心66与后轴18之间的距离82。预期轨迹模块108可接收来自环境映射模块106的当前车辆位置。预期轨迹模块108可基于来自车轮速度传感器49的车轮速度来确定车辆12的速度。车辆轴距、车辆轮迹以及距离82可以是预定的并存储在预期轨迹模块108中。
预期轨迹模块108可确定车辆12预期跟随的转弯路径的一个或多个半径并且基于这些半径来确定预期车辆轨迹。在一个示例中，预期轨迹模块108使用诸如(2)之类的关系基于距离82、车辆12的轴距以及车辆12的转向角来确定车辆12的质量中心66的转弯半径68。
(2)
其中R是转弯半径68，a2是距离82，I是车辆的轴距，且δ是车辆12的转向角。
预期轨迹模块108可基于质量中心66与其它点之间的预定几何关系来确定车辆12上其它点的预期轨迹。其它点可包括左前轮20、右前轮21及/或车辆12的四个角。在一个示例中，预期轨迹模块108使用诸如(3)之类的关系基于车辆12的轴距、车辆12的转向角以及车辆12的轮迹来确定左前轮20的转弯半径。
(3)
其中Ri是左前轮20的转弯半径、I是车辆12的轴距、δ是车辆12的转向角，且w是车辆12的轮迹。
在另一示例中，预期轨迹模块108使用诸如(4)之类的关系基于车辆12的轴距、车辆12的转向角以及车辆12的轮迹来确定右前轮21的转弯半径。
(4)
其中Ro是右前轮21的转弯半径，I是车辆12的轴距，δ是车辆12的转向角，且w是车辆12的轮迹。
当车辆12如图1中所示进行左转弯时，关系(3)和(4)可用于分别确定左前轮20和右前轮21的转弯半径。然而，当车辆12进行右转弯时，可切换用于确定左前轮20和右前轮21的转弯半径的关系。换言之，关系(3)和(4)可分别用于确定右前轮21和左前轮20的转弯半径。
预期轨迹模块108可基于车辆12的转向角、挂接角、车辆12的一个或多个参数及/或拖车14的一个或多个参数来确定预期拖车轨迹。车辆参数可包括车辆12的轴距、车辆12的轮迹、车辆12的当前位置、车辆12的速度及/或后轴18与拖车拴钩26的球体28之间的距离84。拖车参数可包括拖车14的轮迹及/或舌状件44的远端46与拖车14的轴40之间的距离86。拖车轮迹以及距离84和86可以是预定的。
预期轨迹模块108可确定拖车14预期跟随的转弯路径的一个或多个半径并且基于这些半径来确定预期拖车轨迹。在一个示例中，预期轨迹模块108使用诸如(5)之类的关系基于距离84和86、车辆12的轴距、车辆12的转向角以及挂接角来确定拖车14的纵向中心线70的转弯半径72。
(5)
其中Rt是转弯半径72，b1是距离84，b2是距离86，I是车辆12的轴距，δ是车辆12的转向角，且θ是挂接角。
在另一示例中，预期轨迹模块108使用诸如(6)之类的关系基于车辆轴距、左前轮20的转向角62、车辆轮迹以及距离84和86来确定转弯半径72。
(6)
其中Rt是转弯半径72，I是车辆轴距，δi是左前轮20的转向角62，w是车辆轮迹，b1是距离84，且b2是距离86。
预期轨迹模块108可基于纵向中心线70与其它点之间的预定几何关系来确定拖车14上其它点的预期轨迹。其它点可包括左轮42、右轮43及/或拖车14的四个角。驾驶员可使用用户界面装置60来提供拖车14的尺寸，且预期轨迹模块108可基于这些尺寸来确定纵向中心线70与拖车14的四个角之间的几何关系。在一个示例中，预期轨迹模块108通过从转弯半径72中减去拖车轮迹的一半来确定左轮42的转弯半径。在另一示例中，预期轨迹模块108通过将车辆轮迹的一半加上转弯半径72来确定右轮43的转弯半径。
用户界面装置60显示由摄像机50-56捕获的图像中的一个或多个及/或由环境映射模块106产生的俯视图。另外，用户界面装置60可显示车辆12和拖车14的预期轨迹。用户界面装置60可通过将车辆12和拖车14的预期轨迹叠加到来自摄像机50-56的图像中的一个或多个及/或由环境映射模块106产生的俯视图上来这样做。
折叠识别模块110基于车辆12和拖车14的预期轨迹来识别何时车辆12和拖车14可能折叠。当车辆12和拖车14的预期轨迹指示拖车14的除了舌状件44以外的任何部分会接触车辆12时，折叠识别模块110可识别到车辆12和拖车14可能折叠。例如，当车辆12和拖车14的预期轨迹指示拖车14的车体38会接触车辆12的后保险杠时，折叠识别模块110可识别到车辆12和拖车14可能折叠。后保险杠可以是车辆的车体15的一部分。
当折叠识别模块110识别到车辆12和拖车14可能折叠时，用户界面装置60显示折叠警报。折叠警报指示车辆12和拖车14可能折叠。折叠警报可包括诸如“即将发生折叠”之类的文本和诸如感叹号之类的符号。
图2中示出的控制模块58的示例实施方式进一步包括转弯识别模块112、目标转向角模块114、目标轨迹模块116以及转向控制模块118。转弯识别模块112识别车辆12何时即将进行转弯。转弯识别模块112可基于车辆12的位置和车辆12的预定路线来识别车辆12何时即将进行转弯。例如，当车辆位置指示车辆12正接近交叉口并且预定路线包括在该交叉口处的转弯时，转弯识别模块112可识别到车辆12即将进行转弯。驾驶员可在进行旅行之前使用用户界面装置60来将预定路线上传至转弯识别模块112。
另外或可选地，转弯识别模块112可基于车辆12的位置和转弯信号开关的位置来识别车辆12何时即将进行转弯。例如，当车辆位置指示车辆12正接近交叉口且转弯信号开关接通时，转弯识别模块112可识别到车辆12即将进行转弯。转弯信号开关可以是用户界面装置60的一部分或者与该用户界面装置分开。
目标转向角模块114确定车辆12在转弯期间的目标转向角并且输出该目标转向角。当转弯识别模块112识别到车辆12即将进行转弯时，目标转向角模块114可确定目标转向角。目标转向角模块114可基于车辆12和拖车14的预期轨迹、沿着第一道路90和第二道路92延伸的外车道边界88以及第二道路92的中心线94来确定目标转向角。
当确定用于确定目标转向角的预期轨迹时，预期轨迹模块108可基于针对转弯的可能转向角而非当前转向角来确定预期轨迹。如果预期轨迹满足预定标准，目标转向角模块114可将目标转向角设定为等于可能转向角。否则，预期轨迹模块108可选择另一可能转向角，并且目标转向角模块114可确定该可能转向角是否满足预定标准。
目标转向角模块114可基于拖车14的预期轨迹与外车道边界88之间的关系来确定目标转向角。例如，简要参照图11，示出了当车辆12从第一道路90向第二道路92进行右转弯时左前轮20的预期轨迹120和右前轮21的预期轨迹122。目标转向角模块114可基于预期轨迹122与外车道边界88之间的距离124来确定目标转向角。
目标转向角模块114可基于车辆12的预期轨迹与中心线94之间的关系来确定目标转向角。例如，简要参照图12，示出了当拖车14从第一道路90向第二道路92进行右转弯时左轮42的预期轨迹126和右轮43的预期轨迹128。目标转向角模块114可基于预期轨迹126与中心线94之间的距离130来确定目标转向角。
目标转向角模块114可以将距离124和130最大化的方式来确定目标转向角。例如，目标转向角模块114可使用诸如(7)之类的关系来确定目标转向角。
(7)
其中I是可能转向角的成本，Sv(t)是作为时间t的函数的可能转向角的预期车辆轨迹，是中心线94，而W1是与预期车辆轨迹与中心线94之间的差异相关联的权重值。类似地，Str(t)是作为时间t的函数的可能转向角的预期拖车轨迹，是外车道边界88，而W2是与预期拖车轨迹与中心线94之间的差异相关联的权重值。
目标转向角模块114通过相对于时间求关系(7)的右侧的积分来确定可能转向角的成本。更确切地说，目标转向角模块114通过对从时间t1至时间t2的时间段执行积分来确定可能转向角的成本。目标转向角模块114然后确定可能转向角是否将该时间段的成本最大化。如果可能转向角将该时间段的成本最大化，则目标转向角模块114将该时间段的目标转向角设定为等于该可能转向角。否则，预期轨迹模块108选择另一可能转向角，并且目标转向角模块114确定该可能转向角是否将成本最大化。因此，目标转向角模块114可以迭代的方式来确定目标转向角。目标转向角模块114可使用关系(7)和诸如汉密尔顿－雅可比－贝尔曼方程之类的迭代问题求解方案来确定目标转向角。预期轨迹模块108可最初选择实现偏离外车道边界88的车辆转弯半径的可能转向角，并且然后在执行迭代时递增地调节该可能转向角。
目标转向角模块114可以上文针对车辆12和拖车14完成转弯所花费的整个时间段内的多个时间段所描述的方式来确定目标转向角。在一个示例中，每个时间段可以是几毫秒。于是，目标转向角模块114可产生与单次转弯的整个时间段内的多个时间段相对应的多个目标转向角。
目标轨迹模块116基于目标转向角来确定车辆12的目标轨迹并且输出目标车辆轨迹。目标轨迹模块116可以预期轨迹模块108确定预期车辆轨迹相同的方式来确定目标车辆轨迹。然而，除了使用当前转向角或可能转向角以外，目标轨迹模块116可使用目标转向角来确定目标车辆轨迹。目标车辆轨迹可包括一个或多个点及/或曲线，其表示车辆12上的一个或多个点的目标路径。在一个示例中，目标车辆轨迹包括表示左前轮20与右前轮21中间的点的目标路径的曲线。目标轨迹模块116可调节目标车辆轨迹以避开车辆12及/或拖车14的路径中的任何障碍物。
用户界面装置60通过例如将目标车辆轨迹叠加在由前摄像机50捕获的图像及/或由环境映射模块106产生的俯视图上来显示目标车辆轨迹。在各种实施方式中，控制模块58可包括确定目标方向盘位置的目标方向盘位置模块(未示出)以及可显示目标方向盘位置的用户界面装置60。目标方向盘位置模块可使用例如方向盘位置与转向角之间的预定关系基于目标转向角来确定目标方向盘位置。
当转向系统24是线控转向系统时，转向控制模块118可基于方向盘30的实际位置来控制转向致动器36。另外或可选地，转向控制模块118可基于目标转向角来控制转向致动器36。代替或除了显示目标车辆轨迹及/或目标方向盘位置的用户界面装置60，转向控制模块118可基于目标转向角来控制转向致动器36。当转向控制模块118基于目标转向角来控制转向致动器36时，驾驶员可控制车辆12的油门(未示出)和车辆12的制动器(未示出)。
现在参照图3，用于显示车辆和拖车的向前行驶轨迹并且提供折叠警报的方法在202处开始。该方法在图2的模块的背景中进行描述。然而，执行该方法的步骤的特定模块可不同于下文提及的模块及/或该方法可与图2的模块分开实施。
在204处，实际转向角模块102确定车辆12的实际转向角。在206处，转弯识别模块112确定车辆12在向前移动时是否进行转弯。如果车辆12在向前移动时进行转弯，则该方法在208处继续。否则，该方法返回至204。
当转向角大于预定角度时，转弯识别模块112可确定车辆12正在进行转弯。转弯识别模块112可基于来自车轮速度传感器49的车轮速度及/或换档杆的位置来确定车辆是否正在向前移动。例如，当车轮速度大于预定速度并且换档杆处于向前档位位置中时，转弯识别模块112可确定车辆正在向前移动。换档杆可以是用户界面装置60的一部分或者与其分开。
在208处，挂接角模块104确定挂接角。在210处，预期轨迹模块108确定车辆12的预期轨迹。在212处，预期轨迹模块108确定拖车14的预期轨迹。在214处，用户界面装置60显示车辆12和拖车14的预期轨迹。
如上所述，用户界面装置60可将车辆12和拖车14的预期轨迹叠加到由前摄像机50捕获的图像及/或由环境映射模块106产生的俯视图上。简要参照图4-7，现在将解释过程的概述。图4示出了由环境映射模块106产生的车辆12和拖车14的俯视图402的示例以及由前摄像机50捕获的图像404的示例。
图5示出了表示俯视图402中的道路表面的第一组栅格线502的示例，以及表示图像404中的道路表面的第二组栅格线504的示例。图6示出了左前轮20的示例轨迹602、右前轮21的示例轨迹604、左轮42的示例轨迹606以及右轮43的示例轨迹608。用户界面装置60相对于第一组栅格线502绘制示例轨迹602-608。图6还示出了左前轮20的示例轨迹610、右前轮21的示例轨迹612、左轮42的示例轨迹614以及右轮43的示例轨迹616。用户界面装置60相对于第二组栅格线504绘制示例轨迹610-616。
图7示出了叠加到俯视图402上的轨迹602-608以及叠加到图像404上的轨迹610-616。轨迹610-616分别对应于轨迹602-608。然而，由于俯视图402和图像404中所示出的不同视角，轨迹610-616看起来不同。栅格线502和504使得用户界面装置60能基于俯视图402和图像404中所示出的不同视角来调节轨迹602-616的外观。
再次参照图3，在216处，折叠识别模块110确定车辆12和拖车14是否可能折叠。如果车辆12和拖车14可能折叠，则用户界面装置60在218处显示折叠警报，并且然后该方法在220处继续。否则，该方法直接地继续至220。
简要参照图8，如在802处所示，当拖车左轮轨迹与车辆左前轮轨迹相交时，折叠识别模块110可确定车辆12和拖车14可能折叠。另外，如在804处所示，当拖车右轮轨迹与车辆右前轮轨迹相交时，折叠识别模块110可确定车辆12和拖车14可能折叠。
进一步，折叠警报的示例包括符号806和文本框808。符号806可包括如图所示的感叹号，并且文本框808可包括诸如“折叠即将发生”之类的文本。用户界面装置60将符号806叠加到俯视图402上，并且将符号806和文本框808叠加到图像404上。
再次参照图3，在220处，转弯识别模块112确定车辆12和拖车14是否已完成转弯。当转向角小于预定角度时，转弯识别模块112可确定车辆12和拖车14已完成转弯。如果车辆12和拖车14已完成转弯，则该方法在222处继续。在222处，用户界面装置60停止显示车辆12和拖车14的预期轨迹。此外，在222处，用户界面装置60可停止显示由环境映射模块106产生的俯视图以及由前摄像机50捕获的视图。如果车辆12和拖车14还未完成转弯，则该方法返回至208。在该方法返回至208之前，实际转向角模块102可再次确定车辆12的实际转向角。
现在参照图9，用于为牵引拖车的车辆的驾驶员提供转弯辅助的示例方法在902处开始。该方法以图2的模块为背景来描述。然而，执行该方法的步骤的特定模块可不同于下文提及的模块及/或该方法可与图2的模块分开实施。
在904处，环境映射模块106确定车辆12的位置。在906处，转弯识别模块112确定车辆12是否即将进行转弯。如果车辆12即将进行转弯，则该方法在908处继续。否则，该方法返回至904。
在908处，预期轨迹模块108在转弯期间选择车辆12的可能转向角。在910处，预期轨迹模块108确定车辆12的预期轨迹。在912处，预期轨迹模块108确定拖车14的预期轨迹。在914处，环境映射模块106确定道路参数。在916处，环境映射模块106识别车辆12和拖车14的预期轨迹中的任何对象或障碍物。
在918处，目标转向角模块114确定预期轨迹122与外车道边界88之间的距离124。如图11中所示，距离124可以是预期轨迹122与外车道边界88之间的最小距离。在920处，目标转向角模块114确定预期轨迹126与中心线94之间的距离130。如图12中所示，距离130可以是预期轨迹126与中心线94之间的最小距离。
在922处，目标转向角模块114使用关系(7)来确定可能转向角的成本。在924处，目标转向角模块114确定可能转向角是否将成本最大化。如果可能转向角将成本最大化，则该方法在926处继续。否则，该方法在928处继续。
在928处，目标轨迹模块116确定目标车辆轨迹。在930处，方向盘位置模块确定目标方向盘位置。在932处，用户界面装置60基于目标车辆轨迹来引导驾驶员通过转弯。
简要参照图13，用户界面装置60可通过显示箭头132来引导驾驶员通过转弯，该箭头指示为了跟随目标车辆轨迹，车辆12应该沿何方向移动。用户界面装置60可显示车辆12和拖车14的俯视图134中的箭头132。另外或可选地，简要参照图15，用户界面装置60可显示曲线136，曲线136表示车辆12和拖车14的俯视图138中的目标车辆轨迹。另外或可选地，简要参照图16，用户界面装置60可显示表示目标车辆轨迹的曲线140及/或表示目标方向盘位置的箭头142。用户界面装置60可在车辆12的挡风玻璃144上显示曲线140及/或箭头142，在该情形中，用户界面装置60可包括投影仪。
在934处，转向控制模块118基于目标转向角来控制转向致动器36。在936处，转弯识别模块112确定转弯是否完成。转弯识别模块112可基于车辆12的位置来确定转弯是否完成。例如，简要参照图14，如图所示，当车辆位置指示车辆12和拖车14位于第二道路92上时，转弯识别模块112可确定转弯已完成。如果转弯完成，则该方法在938处继续。否则，该方法返回至908并且预期轨迹模块108选择另一可能转向角。在返回至908之前，环境映射模块106可再次确定车辆12的实际位置。
在938处，用户界面装置60基于目标转向角而停止引导驾驶员通过转弯，并且转向控制模块118基于目标转向角而停止控制转向致动器36。此外，在938处，用户界面装置60可停止显示由环境映射模块106产生的俯视图和由前摄像机50捕获的视图。
前文描述在本质上仅仅是说明性的并且绝非旨在限制本发明、其应用或使用。本发明的广泛教导可以通过各种形式来实现。因此，虽然本发明包括特定示例，但是本发明的真实范围不应该局限于此，因为在研读了附图、说明书以及以下权利要求书后，其它修改形式将变得显而易见。应理解的是，方法内的一个或多个步骤可以采用不同的顺序(或者同时)执行，而不会改变本发明的原理。进一步，虽然每个实施例如上所述为具有某些特征，但参照本发明的任何实施例所描述的那些特征中的任何一个或多个可在任何其它实施例中实施及/或与任何其它实施例的特征组合地实施，即使此种组合并未明确地描述。换言之，所描述的实施例并不相互排斥，并且一个或多个实施例的彼此排列组合保持在本发明的范围内。
元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系使用各种术语来描述，这些术语包括“连接”、“接合”、“联接”、“邻近”、“靠近”、“位于顶部”、“之上”、“之下”以及“设置”。除非明确地描述为“直接的”，当在上文本发明中描述第一与第二元件之间的关系时，该关系可以是其中在第一与第二元件之间不存在其它中间元件的直接关系，但也可以是其中在第一与第二元件之间存在(空间上或功能上)一个或多个中间元件的间接关系。如这里所使用的，短语A、B以及C中的至少一个应理解成意指使用非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)，并且不应被理解成意指“A的至少一个、B的至少一个，以及C的至少一个)。
在附图中，如由箭头所指示的箭头的方向大体表明图示所关注的信息(诸如数据或指令)的流动。例如，当元件A和元件B交换各种信息但从元件A传递至元件B的信息与图示相关时，箭头可从元件A指向元件B。此种单向箭头并不暗指没有其它信息从元件B传递至元件A。进一步，对于从元件A发送至元件B的信息，元件B可向元件A发送对信息的请求或者信息的收到确认。
在本申请中，包括下文的定义，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”代替。术语“模块”可指代、构成或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合的模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合的模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或集群)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或集群)；提供所描述功能的其它合适硬件部件；或者上述中的一些或全部的组合，例如片上系统。
该模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括有线或无线接口，这些接口连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合。本发明的任何给定模块的功能可分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可允许负载平衡。在另一示例中，服务器(也称为远程或云)模块可代替客户端模块实现一些功能。
如上文所使用的术语代码可包括软件、固件及/或微代码，并且可指代程序、例程、功能、类别、数据结构及/或对象。术语共享处理器电路包含单个处理器电路，该单个处理器电路执行来自多个模块的一些或所有代码。术语集群处理器电路包含处理器电路，该处理器电路与附加的处理器电路组合地执行来自一个或多个模块的一些或所有代码。对于多个处理器电路的参考包含分立芯片上的多个处理器电路、单个芯片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个芯部、单个处理器电路的多个线程或上述的组合。术语共享存储器电路包含单个存储器电路，该单个存储器电路存储来自多个模块的一些或所有代码。术语集群存储器电路包含存储器电路，该存储器电路与附加的存储器组合地存储来自一个或多个模块的一些或所有代码。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的，术语计算机可读介质并不包含通过介质(诸如在载波上)传播的瞬态电气或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可被认为是有形的和非瞬态的。非瞬态、有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(诸如闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路，或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(诸如模拟或者数字磁带或硬盘驱动)，以及光存储介质(诸如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的设备和方法可部分地或完全地由专用计算机实施，该专用计算机通过将通用计算机配置成执行嵌入在计算机程序中的一个或多个特定功能来产生。上文描述的功能块、流程部件以及其它元件用作软件规范，该软件规范可通过技术人员或程序员的例行工作转化成计算机程序。
计算机程序包括处理器可执行指令，这些处理器可执行指令存储在至少一个非瞬态的有形计算机可读介质上。计算机程序也可包括或依据所存储的数据。计算机程序可包含与专用计算机的硬件相互作用的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置相互作用的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等等。
计算机程序可包括：(i)待解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)或XML(可扩展标记语言)，(ii)组件代码，(iii)由编译器从源代码产生的目标代码，(iv)用于由解译器执行的源代码，(v)用于由即时编译器编译和执行的源代码等等。仅仅作为示例，源代码可使用来自语言的语法来写入，包括C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、VisualLua以及
权利要求书中所述的元件并非旨在是在35U.S.C.§112(f)意义内的装置加功能元件，除非使用短语“用于....的装置”或者在方法权利要求的情形中使用短语“用于...的操作”或“用于...的步骤”来对元件进行明确阐述。

Claims (10)

1.一种系统，包括：
预期轨迹模块，所述预期轨迹模块：
确定车辆的预期向前行驶轨迹；并且
确定由所述车辆牵引的拖车的预期向前行驶轨迹；以及
电子显示器，所述电子显示器显示所述车辆和所述拖车的所述预期向前行驶轨迹。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述预期轨迹模块基于当前时间的转向角和车辆参数来确定所述车辆在将来时间的所述预期向前行驶轨迹；并且
所述预期轨迹模块基于所述当前时间的挂接角和拖车参数来确定所述拖车在所述将来时间的所述预期向前行驶轨迹，其中所述挂接角是在所述车辆的纵向中心线与所述拖车的纵向中心线之间的角。
3.根据权利要求2所述的系统，其中：
所述车辆参数包括从所述车辆的质量中心至所述车辆的后轴的第一距离以及所述车辆的轴距；并且
所述拖车参数包括从所述拖车的拴钩至所述拖车的后轴的第二距离。
4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括折叠识别模块，所述折叠识别模块基于所述车辆和所述拖车的所述预期向前行驶轨迹来识别何时所述拖车和所述车辆可能折叠，其中当所述拖车和所述车辆可能折叠时，所述电子显示器显示折叠警报。
5.一种系统，包括：
预期轨迹模块，所述预期轨迹模块：
确定车辆的预期轨迹；并且
确定由所述车辆牵引的拖车的预期轨迹；
目标轨迹模块，所述目标轨迹模块基于所述预期车辆轨迹、所述预期拖车轨迹以及至少一个道路参数来确定所述车辆在转弯期间的目标轨迹；以及
以下中的至少一个：
用户界面装置，所述用户界面装置基于所述目标车辆轨迹来引导所述车辆的驾驶员通过所述转弯；以及
转向控制模块，所述转向控制模块基于所述目标车辆轨迹来控制所述车辆的转向致动器。
6.根据权利要求5所述的系统，进一步包括目标转向角模块，所述目标转向角模块基于所述预期车辆轨迹、所述预期拖车轨迹以及所述道路参数来确定所述车辆在所述转弯期间的目标转向角，其中所述目标轨迹模块基于所述目标转向角来确定所述目标车辆轨迹。
7.根据权利要求6所述的系统，其中：
当所述车辆从第一道路转向至与所述第一道路相交的第二道路时，所述目标转向角模块确定所述目标转向角；并且
所述至少一个道路参数包括在所述第一道路和所述第二道路旁边延伸的外车道边界以及所述第二道路的中心线。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述目标转向角模块基于以下来确定所述目标转向角：
所述预期拖车轨迹与所述外车道边界之间的第一距离；以及
所述预期车辆轨迹与所述第二道路的所述中心线之间的第二距离。
9.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述预期轨迹模块基于所述车辆在所述转弯期间的可能转向角来确定所述预期车辆轨迹；并且
所述目标转向角模块基于所述第一距离和所述第二距离来选择性地将所述目标转向角设定为等于所述可能转向角。
10.根据权利要求5所述的系统，进一步包括转弯识别模块，所述转弯识别模块基于预定路线、所述车辆的位置以及转弯信号开关的位置中的至少一个来识别所述车辆何时即将进行所述转弯。
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