CN107813871B - 自动化车辆后轮转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适于在自动化车辆上使用的后轮转向系统(10),包括物体检测器(30)、驱动器(40)和控制器(42)。物体检测器(30)用于检测主车辆(12)附近的物体(22)。驱动器(40)用于调整主车辆(12)的后轮的后轮转向角度(14)。控制器(42)与物体检测器(30)和驱动器(40)通信。控制器(42)被配置成基于来自物体检测器(30)的信息确定物体(22)相对于主车辆(12)的位置(20)，当主车辆(12)移动时操作驱动器(40)避开物体(22)。

Description

自动化车辆后轮转向系统
技术领域
本公开总体上涉及一种后轮转向系统，更具体地涉及这样一种系统，其确定物体相对于主车辆的位置，并控制主车辆的后轮的角度来避开物体。
背景技术
已知在车辆上装配后轮转向，以根据主车辆的前轮转向角度来控制主车辆的后轮转向角度。然而，主车辆在转弯时仍然可能有会刮蹭或擦边撞击在角落里的物体的危险。
发明内容
在这里描述的是一种后轮转向系统，其检测主车辆附近的物体的存在，然后操作主车辆的后轮转向来避免与物体接触，即刮蹭或擦边撞击物体。就是说，后轮角度是根据物体的位置主动调整，而不是根据前轮的前轮转向角度盲目地或被动地调整。
根据一个实施例，提供了一种适于在自动化车辆上的使用的后轮转向系统。该系统包括物体检测器，驱动器和控制器。物体检测器用于检测主车辆附近的物体。驱动器用于调整主车辆的后轮的后轮转向角度。控制器与物体检测器和驱动器通信。控制器被配置成基于来自物体检测器的信息确定物体相对于主车辆的位置，当主车辆移动时操作驱动器避开物体。
阅读优选实施例的下列详细描述并参考各个附图，进一步的特征和优点将更加显而易见，优选实施例只是作为非限制性示例给出的。
附图说明
现在将参考各个附图，作为示例，来描述本发明，其中：
图1是根据一个实施例的后轮转向系统的图示；
图2是根据一个实施例的图1的系统所遇到的交通场景的图示；以及
图3A，3B，3C和3D合起来形成根据一个实施例的图1的系统所遇到的交通场景的图示。
具体实施方式
图1示出了适合于自动化车辆例如主车辆12使用的后轮转向系统10(以下称为系统10)的非限制性示例。这里所用的，术语“自动化车辆”的意思不是建议主车辆12需要完全的自动化或自主操作。可以预料本文介绍的教导适用于除了主车辆12后轮的后轮转向角度14的控制以外完全由人类操作者(未示出)手动操作主车辆12的例子。就是说，主车辆12可在人类操作者除了指定目的地外几乎什么也不做的完全自主操作类型的自动模式16下操作，和/或主车辆12可在人类操作者总体控制主车辆的转向、油门和刹车的手动模式18下操作。如将在下面更详细地描述的，通常需要的主车辆12的自动化的一个方面是系统10是基于物体22的位置20主动转向主车辆12的后轮而不是只依据前轮转向角度24和/或主车辆12的速度26等主车辆12的动态变量来被动地转向后轮。
因此，系统10包括当物体22在主车辆12附近时，特别是当物体22位于主车辆12的移动或运动可能导致主车辆12与物体22接触(例如碰撞、刮蹭、或擦边撞击)的位置20时，检测该物体22的物体检测器30。作为具体的非限制性例子，物体22可能是界定道路34的边缘的一个路缘32(图2，3A-D)，或在道路34边缘附近的一个指示牌、交通信号灯、或是电话杆36。特别需要关注的是，当物体22的一个实例(例如路缘32和/或电话杆36)位于车辆需要以极小半径转弯的拐角38附近且该车辆没有安装这里描述的系统10时，可能会导致后轮在拐角38处“骑上”路缘32，和/或与电话杆36接触(即刮蹭或擦边撞击)。虽然上面的物体的例子一般是固定的，可以预料物体22可以是移动的物体例如在道路34上或附近行走的行人、骑自行车的人或正在移入或移出与道路相邻的停车场的车辆。
物体检测器30可以是，但也不仅限于，摄像头30A，雷达单元30B，激光雷达单元30C，或者任何这些设备或其他使用合适的检测技术的设备的单个或多个实例的任何组合。如本领域技术人员所理解的，摄像头30A可能是一个用来确定物体22的识别44的有利的选择，该识别44可以被有效地用来区分路缘32和电话杆36。然而，摄像头30A可能不是确定同物体间的距离的最佳选择，在这方面雷达单元30B和激光雷达单元30C被认为有优势。因此，可以预见，摄像头30A和雷达单元30B或激光雷达单元30C的结合将会成为优选配置。
为了使主车辆12更有机动性，从而避开上述的那些物体22的实例，系统10包括一个驱动器40，用来调整主车辆12的后轮的后轮转向角度14。与现如今基本上在每辆汽车上使前轮转向的方式相似，驱动器40可相对于车轮之间的轴线转向车轮。作为替换方式，车轮相对于轴线的角度可以是固定的，这样就要使整个轴组件旋转或枢转以改变车轮的角度，这常被有限地用于一些农业设备(例如装草拖车)。驱动器可能是一个电动机，电动机的旋转机械地耦合于轴组件。作为另一个非限制性示例，驱动器可以是基于液力的，其中泵例如通过与主车辆12的发动机的机械连接而操作。
为了提供后轮转向角度14的主动控制，以避开物体22的实例，系统10还包括与物体检测器30和驱动器40通信的控制器42。控制器42可包括诸如微处理器的处理器(未具体示出)或其它控制电路，诸如模拟和/或数字控制电2，包括本领域技术人员熟知的用于处理数据的专用集成电路(ASIC)。控制器42可包括用以存储一个或多个例程、阈值和所捕捉的数据的存储器(未具体示出)，包括非易失性存储器，诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。处理器可以执行一个或多个例程，以根据控制器42从在此描述的物体检测器30接收的信号来执行用于确定物体22的位置20和主车辆12的行驶路径的步骤。就是说，控制器42总体上被配置成基于物体检测器30的信息来确定物体22相对于主车辆12的位置20，然后当主车辆12移动即例如沿着曲线向前或向后行驶时操作驱动器40避开物体22。
图2示出了以单独车辆48来表征主车辆12的情形下交通场景46的非限制性示例。如在这里使用的，术语“单独车辆”用于表明车辆一般被打算独立使用，经常被建立在一个单独的框架上的情况。作为示例并且不限于此，单独车辆的例子包括轿车、轻型皮卡车、厢式货车、大型卡车和巴士车。重型半拖车即拖拉机/拖车组特别要被排除在单独车辆所表征的车辆清单之外。然而，稍后会详细解释，拖拉机本身可被表征成单独车辆。对于单独车辆48，驱动器40是单独车辆48的后轴组件50的一部分。如果单独车辆48是后轮驱动(如大多数皮卡车)，那么后轴组件50会与四轮驱动卡车的前轴组件很相似。如果单独车辆48是前轮驱动的，那么后轴组件50会与可在后轮两轮驱动类型的车辆上发现的前轮组件或转向轮组件很相似。
图2展示了主车辆12执行转弯52过程中的一个非限制性例子。物体22的一个实例是路缘32。就是说，对物体22的识别44是“路缘”。作为控制器42的一部分的物体检测功能54可被配置成将路缘归入“低矮”类，即低于某个阈值，因此主车辆12的车身足够高于道路34使路缘32可以在主车辆12的车身下通过，如图所示。然而，控制器42被优选配置成控制后轮转向角度14使后轮不会擦碰、越过、“骑上”、或接触路缘32。
图3A、3B、3C和3D的组合示出了转弯例程56的非限制性例子，其中主车辆12被表征为牵引车58A和拖车58B的组合58。就是说，组合58作为一个整体是主车辆12，这个例子中的主车辆12的后轮是拖车车轮，所以驱动器40是拖车58B的拖车轴组件60的一部分。如在图3B和3C中可见，拖车车轮角度62在转弯52过程中一直在变化，所以主车辆12或具体而言拖车58B不会与电话杆36接触。
可以预料，控制器42可被配置成在以下情况下采取一些行动：人类操作者转向牵引车58A的方式(例如转弯52转得太局促或角度太小)使系统10无法避开物体例如电话杆36。作为示例，系统10可在转弯52需要转得更大时发出警告64，例如听得见的声音和/或合成语音和/或视觉指示。也可以预料，控制器42可使用主车辆12的刹车来阻止与物体22的接触。
在牵引车58A和拖车58B的组合58的另一实施例中，在牵引车58A的前端装配转向轴66，在牵引车58A的后端装配驱动轴组件68。系统10，或更具体而言驱动轴组件68包括第二驱动器70用来调整驱动轴组件68的驱动角度72。就是说，主车辆即组合58的拖车轴组件60和驱动轴组件68，都有可调节的转向角。这样的话，控制器42与第二驱动器70通信，控制器42被配置成操作第二驱动器70使之与驱动器40组合或合作，使主车辆12移动时避开物体22。如在图3B和3C中可见，驱动轮角度72和拖车车轮角度62都会在转弯52过程中一直变化，以便主车辆12或具体而言拖车58B不会与电话杆36接触。
虽然在这个实例中不被具体示出，但可以预料，如果需要的话拖车车轮角度62可被操作成将拖车58B摇摆或转向到相邻车道74(图3B)来避开电话杆36。
因此，提供了一种后轮转向系统(系统10)、用于系统10的控制器42以及操作系统10的方法。通过提供设置在合适的位置上的物体检测器30，该物体检测器30被配置成在转弯期间检测在主车辆12附近存在会与主车辆12接触的物体22，并且通过提供控制器42来操作驱动器40和/或第二驱动器70，这样的接触可以被避免。值得注意的是，系统10总体被配置成在执行转弯52时最小化主车辆12穿入被用于在与主车辆12相同或相反方向上行驶的相邻车道74或任何其他指定车道的量或程度。应该要理解的是，因为主车辆12装配有在此描述的后轮转向系统，与其他没有装配系统10的大小相似的车辆相比，主车辆12穿入其他车道的程度将会被减少。
尽管已经根据本发明的优选实施例描述了本发明，但是并不限制于此，而是仅在所附的权利要求书所阐述的范围内。

Claims (2)

1.一种适于在自动化车辆上使用的后轮转向系统(10)，所述系统(10)包括：
物体检测器(30)，用于检测主车辆(12)附近的物体(22)，其中所述主车辆(12)以牵引车(58A)和拖车(58B)的组合来表征；
驱动器(40)，用于调整所述拖车(58B)的车轮的转向角度，其中所述驱动器(40)是所述拖车(58B)的拖车轴组件(60)的一部分；
与物体检测器(30)和驱动器(40)通信的控制器(42)，所述控制器(42)被配置成：
基于来自物体检测器(30)的信息确定物体(22)相对于主车辆(12)的位置(20)，并且
当主车辆(12)移动时根据基于所述物体检测器(30)的信息而确定的物体(22)相对于主车辆(12)的所述位置(20)，来操作驱动器(40)以调整所述拖车(58B)的车轮的转向角度，以便避开物体(22)。
2.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，在牵引车(58A)的前端装配着转向轴(66)，在牵引车(58A)的后端装配着驱动轴组件(68)，系统(10)包括用于调整驱动轴组件(68)的驱动角度(72)的第二驱动器(70)，控制器(42)与第二驱动器(70)通信，当主车辆(12)移动时，控制器(42)被配置成操作第二驱动器(70)来避开物体(22)。
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