CN108367684B - 使用电动道路系统定位车辆的方法和使用该方法操作的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆和用于控制车辆(30)的方法，该车辆包括：集电器(34、35、36)，其传输来自电流导体(33)的电力，该电流导体位于道路(31)的路面中的预定位置(C)，该预定位置(C)与道路的一侧(32)相隔一段距离(D1)；第一检测装置(38)，其产生指示集电器相对于电流导体参考点(C)的位置的信号；其中集电器(34、35、36)能够响应于所述信号而移位，以跟踪电流导体(33)；以及第二检测装置(36a)，其检测集电器(34、35、36)的位置。所述方法包括：确定第一距离(X1)，该第一距离表示集电器(34、35、36)相对于电流导体参考点(C)的位置(P1)；确定第二距离(X2)，该第二距离表示集电器(34、35、36)相对于车辆参考点(R)的位置(P1)；以及，使用第一和第二距离(X1、X2)确定车辆参考点(R)和电流导体参考点(C)之间的距离，以确定在道路上的当前车辆位置。

Description

使用电动道路系统定位车辆的方法和使用该方法操作的车辆
技术领域
本发明涉及使用电动道路系统(ERS)定位车辆的方法以及使用该方法操作的车辆。
本发明可以应用于车辆，例如卡车、公共汽车、小轿车和建筑设备。尽管将针对商用车辆来描述本发明，但是本发明不限于这种特定的车辆，而是还可以用于重型车辆，例如呈铰接式拖车形式的工程机械。
背景技术
在电动道路系统(ERS)上行驶的车辆设有集电器，该集电器被布置成将来自位于道路路面中的电流导体的电力传输到车辆，以驱动车辆或者用于对诸如车载高压电池蓄电装置充电。电流导体是充电表面，其可以包括沿着电动道路延伸的一对平行轨道，所述轨道可以经由集电器向车辆供应直流电(DC)。
这种类型的车辆可以设有跟踪装置，以允许集电器跟踪和跟随电流导体。由于跟踪装置具有有限的横向移位范围，可以驾驶车辆的驾驶员必需沿着道路维持相对稳定的路线。这就要求驾驶员将注意力集中在车道维持上，这在长距离上可能会令人厌烦和乏味。或者，可以通过合适的自动车道保持装置来操纵车辆，以沿着电动道路维持期望的路线。这种类型的车道保持装置的问题在于，由于缺少车道标志或用于追踪车道的其它适当装置，它有时会失去对车道的追踪。因此，即使车道保持装置处于运行中，驾驶员也不能完全放松，而必须准备在短时间内接管控制以维持中央车道位置。
本发明旨在克服与车辆相对于ERS的充电表面定位有关的问题，并且提供用于支持驾驶员维持期望的车道位置的适当的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用电动道路系统对车辆定位的方法和使用该方法操作的车辆。该目的通过根据本发明的方法和车辆来实现。
在随后的文本中，术语“电力道路系统”将由缩写ERS描述。ERS可以包含导电系统或感应系统。导电系统需要在包括两个平行导轨的导体与对应的集电器之间直接接触以便传递DC电力。感应系统使用嵌入在道路路面中的电磁发射线圈和车辆中的接收线圈，这些线圈是电谐振的，使得它们将道路上方的磁通量转换成用于车辆中的电能，其中该能量可以用于为电池充电或驱动车辆中的电动机。
在文中，措辞“集电器”被用作适合于传输来自道路路面中或道路路面上的电能源的电力的布置的统称。这种类型的集电器包括拾取器或类似的装置，其布置成紧靠电流导体或与电流导体接触。拾取器通过可控组件附接到车辆，该可控组件允许拾取器相对于车辆竖向移位和横向移位。该移位可以例如通过能够围绕水平枢转接头朝向道路路面竖向枢转并且围绕竖向枢转接头成弧形横向枢转的臂或者通过沿着第一引导部竖向移位并且围绕横向于车辆安装的第二引导部横向移位的保持器来实现。因此，当说明集电器被移位以追踪电流导体时，这意味着该布置被移位以允许集电器的拾取部件被放置成紧密接近电流导体或与电流导体接触。
本发明涉及使用ERS拾取定位系统来收集车辆定位数据。该定位数据可以用于控制驾驶员支持功能，诸如动态转向系统、驾驶员警报系统、车道保持系统或自主驾驶系统。位置数据还可以用于验证来自其它系统或传感器的位置数据的合理性评估，或用作这些系统或传感器的备份。本发明还涉及如上所述的用于ERS的自主驾驶系统。具体地说，该系统可用于在渡轮或火车终点站中用于与装载/卸载操作(也称为“编组”)相关的自主驾驶，或用于将车辆停放在预定的位置。
根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于控制车辆的方法来实现，该车辆包括集电器，该集电器被布置成传输来自电流导体的电力，电流导体位于道路路面中的预定位置，该预定位置与道路的一侧相距一段设定的横向距离。该车辆还包括至少一个第一检测装置，该第一检测装置位于集电器附近并且布置成产生指示集电器相对于电流导体参考点的位置的信号。集电器相对于车辆可移位地布置，以响应于所产生的信号来跟踪电流导体。该车辆还包括至少一个第二检测装置，用于检测集电器相对于车辆的位置。该方法涉及连续地执行以下步骤：
·确定第一距离，该第一距离表示集电器在车辆的横向方向上相对于电流导体参考点的位置；
·确定第二距离，该第二距离表示集电器在车辆的横向方向上相对于车辆参考点的位置；以及
·使用第一距离和第二距离确定车辆参考点和电流导体参考点之间沿车辆的横向方向上的距离，以便确定在道路上的当前车辆位置。
在ERS中，电流导体优选沿着笔直或基本笔直的路段布置。当铺设电导体或组成电导体的导轨时，最好使用一组或一个标准横向距离来将集电器定位在道路路面中或道路路面上。该位置优选但不一定位于沿道路或车道的中心线。为了简化铺设并确保电流导体跟随道路或车道，将使用相对于道路或车道的分界侧边缘的预定或标准横向距离。如果使用标准化距离，则可以将这一距离预编程在车辆控制器或电子控制单元中。或者，可以通过GPS信号将横向距离信息提供给电子控制单元，或者可以在ERS道路的起点处用路标标示横向距离信息以允许驾驶员手动输入数据。
包括上述步骤的方法提供了如下优点：允许使用电流导体的预定位置精确地确定道路或车道的一个分界边缘或位置与车辆上的参考位置之间的距离。因此，车辆可以自主地或由驾驶员控制，以使用由该方法提供的距离数据以更高的准确度跟随道路或车道。
根据一个示例，位于集电器附近的至少一个第一检测装置可以是合适的接近传感器，诸如磁性传感器、感应式传感器或电容性传感器。这种类型的一个或多个传感器可以布置在集电器的拾取器上或附近，以检测电流导体的位置。在这个示例中，精度由传感器的类型、传感器的数量和/或在跟踪和电流传输过程中传感器与电流导体的接近度决定。这种类型的接近传感器的优点是传感器强固且相对便宜，并且可以用于直接检测电流导体的位置。
根据另一示例，位于集电器附近的至少一个第一检测装置是适于检测围绕传输交流电(AC)的信号线的磁场的线圈或天线。在这种情况下，拾取器上或附近的天线可以用于检测在道路路面中平行于电流导体布置的信号线。这样的信号线可以相对于电流导体位于中心位置，例如与构成导体的两个平行导轨之间的导体参考点重合，或者在车辆的横向方向上位于离电流导体参考点预定或标准化的横向距离处。该车辆可以设有布置为从信号线接收信号的信号接收器或传输具有预定相位特性的信号的发送器。使用合适的信号，诸如具有预定相位特性的连续或重复的间歇不对称脉冲串，可以确定天线相对于信号线的距离和相对横向位置。由于信号线与导体参考点之间的距离已知，因此可以确定集电器相对于电流导体的位置。以这种方式可以确定上述第一距离。
该方法涉及传输和检测具有预定相位特性的信号，其优点在于，不仅能够检测电导体的准确位置，而且还能够检测到检测天线接近电导体的方向。另一个优点是该方法允许使用最少量的检测器来检测和跟踪电导体，因为单个竖向天线对于检测和跟踪电导体是足够的。
如上所述，该方法包括确定预定车辆参考点与预定电流导体参考点之间沿车辆的横向方向上的距离，以便确定在道路上的当前车辆位置。该方法还涉及响应于所确定的距离使用道路上的当前车辆位置来控制车辆转向辅助系统，以便将车辆维持在道路上的期望位置。
如果所确定的距离超过预定极限，则上面概述的方法可用于响应于所确定的距离来控制转向辅助系统。这允许驾驶员辅助系统使用该方法将车辆相对于电流导体和/或车辆所行驶的车道维持在期望的横向位置。通过这种方式，驾驶员可以专注于周围的交通，而不必连续纠正车辆在ERS车道中的横向位置。
该方法还可以用于响应于所确定的距离来控制转向辅助系统，以便在停车、倒车或编组操作期间将车辆引导到期望的位置。这允许驾驶员辅助系统使用该方法来跟随ERS的被发动段(powered segment)的预定路径，以将车辆移动到期望的位置。
该方法还可以用于提供手动控制的转向辅助系统，其中，如果所确定的距离超过预定极限，则响应于上述确定的距离而生成驾驶员通知信号。这允许驾驶员专注于周围交通，同时在ERS车道中维持车辆的期望横向位置。如果车辆偏离所需位置，则驾驶员接收到指示需要进行转向校正的可听警告信号、可视警告信号和/或触觉警告信号。驾驶员通知信号可以提供关于紧急程度的信息以及转向校正所需的方向。
根据另一示例，该方法可以涉及将所确定的当前车辆位置与来自至少一个附加的车载前视数据收集系统的输入信号进行比较，以验证车辆位置。车载前视数据收集系统可以包括用于车辆防撞系统或车道保持系统中的诸如雷达或激光雷达系统、激光系统、超声系统、相机系统或类似的合适的数据收集系统中的一个或多个。该示例的优点在于，由该方法确定的道路上当前车辆位置的数据可以与由其它车载系统确定的数据结合使用，或代替由其它车载系统确定的数据。例如，如果车道保持系统指示相邻车道中的车辆太靠近主车辆，则可能需要对主车辆进行临时横向重新定位。可以结合车道保持系统监视当前车辆位置数据，以确保车辆不会出现在ERS车道之外。
根据另一示例，该方法可以涉及将所确定的当前车辆位置与来自如上所述的至少一个附加的车载前视数据收集系统的一个或多个输入信号进行比较。该比较可用于验证所述附加系统的功能。由于电流导体的横向位置是标准化值或固定值，所以由该方法确定的位置非常精确。因此可以验证来自前视数据采集系统的输出信号，并且如果需要，则使用由该方法确定的当前车辆位置进行校准。
根据另一示例，该方法会涉及：如果验证失败，则使用所确定的当前车辆位置，而不使用来自至少一个附加的车载前视数据收集系统的输入信号。例如，如果车道保持系统失效，则至少当车辆在ERS道路上行驶时，当前车辆位置数据可以用作备份以维持期望的车道位置。
根据本发明的第二方面，该目的通过如下所述的车辆来实现。根据一个实施例，该车辆包括集电器，该集电器被布置成传输来自电流导体的电力，电流导体位于车辆所行驶的道路路面中的预定的横向位置。该电流导体被定位成与道路的一个分界侧或边界相隔预定的横向距离。所述车辆还包括至少一个第一检测装置，该至少一个第一检测装置位于集电器附近并且被布置成产生指示集电器相对于电流导体参考点的位置的信号。如上所述，位于集电器附近的至少一个第一检测装置是合适的接近传感器，诸如磁感应式传感器或电容式传感器。这种类型的一个或多个传感器可以布置在集电器的拾取器上或附近，以便检测电流导体的位置。在这个示例中，精度由跟踪和电流传输期间的传感器数量和/或传感器与电流导体的接近度决定。集电器布置成能够相对于车辆移位，以响应于所产生的信号来跟踪电流导体。提供了至少一个第二检测装置，用于检测集电器相对于车辆的位置。
所述车辆还包括电子控制单元，该电子控制单元被布置成监测来自第一检测装置的信号，该信号表示集电器在车辆的横向方向上相对于电流导体参考点的位置。该电子控制单元被布置成监测来自第二检测装置的信号，该信号表示集电器在车辆的横向方向上相对于车辆参考点的位置。电子控制单元被布置成：基于来自第一检测装置和第二检测装置的信号来确定车辆参考点和电流导体参考点之间沿车辆的横向方向上的距离，以便确定在道路上的当前车辆位置。
这种布置的优点在于，可以使用电流导体的已知位置来精确地确定道路或车道的一个分界边缘或位置与车辆上的参考位置之间的距离。因此，车辆可以由驾驶员自主地或手动地控制，以使用所提供的距离数据以更高的精确度跟随道路或车道。
如上所述，位于集电器附近的至少一个第一检测装置可以是合适的接近传感器，例如磁性传感器、感应式传感器或电容性传感器。这种类型的一个或多个传感器可以布置在集电器的拾取器上或附近，以检测电流导体的位置。在跟踪和电流传输期间，精确度由传感器的类型、传感器的数量和/或传感器与电流导体的接近度决定。这种类型的接近传感器的优点是传感器强固且相对便宜，并且可以用于直接检测电流导体的位置。
根据另一示例，位于集电器附近的至少一个第一检测装置是适于检测围绕传输交流电(AC)的信号线的磁场的线圈或天线。在这种情况下，拾取器上或附近的天线可以用于检测在道路路面中平行于电流导体布置的信号线。这样的信号线可以相对于电流导体位于中心位置，例如与构成导体的两个平行导轨之间的导体参考点重合，或者在车辆的横向方向上与电流导体参考点相距一段预定或标准化的横向距离。该车辆可以设有布置成从信号线接收信号的信号接收器或传输具有预定相位特性的信号的发送器。用于此目的的合适的信号可以是具有预定相位特性的连续的或重复的间歇不对称脉冲串，其允许确定天线相对于信号线的距离和相对横向位置。由于信号线与导体参考点之间的距离已知，因此可以确定集电器相对于电流导体的位置。以这种方式，可以确定上述的第一距离。
这种布置涉及具有预定相位特性的信号的传输和检测，其优点在于，不仅能够检测电导体的准确位置，而且还能够检测到检测天线接近电导体的方向。另一个优点是，该布置允许使用最少量的检测器来检测和跟踪电导体，因为单个竖向天线对于检测和跟踪电导体是足够的。
根据另一示例，电子控制单元被布置成响应于所确定的、预定车辆参考点和预定电流导体参考点之间的距离来控制转向辅助系统，以将车辆维持在道路上的期望位置。这允许驾驶员辅助系统使用用于将车辆相对于电流导体和/或车辆所行驶的车道维持在期望的横向位置的布置。通过这种方式，驾驶员可以专注于周围的交通，而不必连续纠正车辆在ERS车道中的横向位置。
根据一个可选示例，第二检测装置是线性传感器，其布置成检测可横向移位的集电器相对于车辆上的参考点的位置。集电器可以通过合适的线性致动器(例如一个或多个气动、液压或电动的致动器或马达)在竖向方向和横向方向上移位。
根据第二替代示例，第二检测装置是角度传感器，其布置成检测支撑集电器的可枢转臂的角位置。集电器可以通过致动器使所述臂围绕竖向轴枢转而在横向方向上移位，以及通过致动器使臂围绕水平轴枢转而在竖向方向上移位。用于此目的的合适的致动器是一个或多个气动、液压或电动的致动器或马达。
根据本发明的第三方面，上述目的通过包括程序代码组件的计算机程序来实现，当所述程序在计算机上运行时，该程序代码组件执行如上所述的方法步骤。本发明还涉及一种载有计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括程序代码组件，当所述程序产品在计算机上运行时，所述程序代码组件执行上述方法步骤。最后，本发明涉及用于控制电存储系统的控制单元，该控制单元被配置为执行上述方法步骤。
本发明提供了一种方法和车辆，其包括用于改进在ERS道路上行驶的车辆的定位的布置，特别是用于驾驶员辅助和用于自主驾驶，以及还用于辅助车辆的手动操作。该布置可以与其它驾驶员辅助系统组合使用，用于支持或备份这样的系统，或用于验证用于确定车辆位置的其它基于车辆的系统的功能。
在以下描述中，公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
在下文中，将参照附图详细描述本发明。这些示意图仅用于说明的目的，并不以任何方式限制本发明的范围。
在附图中：
图1A示出了根据本发明的示意性的电动道路系统；
图1B示出了图1A中的车辆的示意性平面图；
图2示出了根据本发明的集电布置的示意性前视图；
图3A-3E示出了根据本发明的位置确定方法的替代实施例；
图4示出了根据本发明的用于控制定位装置的控制布置的示意图；并且
图5示出了应用在计算机设备上的本发明。
具体实施方式
图1A示出了其中车辆10在道路11上行驶的示意性电气道路系统(ERS)，该系统设有用于向车辆10供应电流的装置。车辆10设有集电布置12，该布置可以降低到与位于道路11的路面中的电流导体13接触。该车辆可以是电动车辆或混合电动车辆。
集电布置12包括集电器14，该集电器14被布置成使用合适的致动器(未示出)在退回的闲置的第一位置和与电流导体13接触的操作的第二位置之间移位。图1A示出了集电器处于其操作位置。提供有定位装置，用于使集电器14至少在车辆的竖向方向上移动。
在这种情况下，定位装置将被描述为用于集电器的可移动臂或保持器，该臂可以相对于车辆上的具有水平轴线的枢轴以直线路径或弓形路径竖向地移动。用于这种臂的定位装置还可以包括致动器装置，该致动器装置用于使臂在车辆的横向方向上相对于车辆上的具有竖向轴线的枢轴以直线路径或弓形路径移位。可选地，横向定位装置可以包括与车辆中的电子可控转向系统连接的合适的控制装置，其中车辆相对于电导体的横向定位可以使用一对可转向轮执行。例如，如果车辆必须在横向方向上移位以使电流导体处于承载集电器的可移动臂的横向范围内，则可进一步使用上述装置的组合来进行定位。这里不再详细描述集电布置的设计。
图1B示出了图1A中的车辆的示意性平面图。该图示出了具有集电布置12的车辆10，该集电布置12可降低到与位于道路11的路面中的电流导体13接触。道路11具有宽度W，并且电流导体13位于道路11的路面中的预定位置处，该预定位置与道路11的一个侧边缘相隔一段设定的横向距离D1。车辆10设有车内前视数据收集系统，该系统包括多个传感器，诸如覆盖车辆前方的区域A1的前视传感器阵列，覆盖横向方向上的区域A2、A3的侧传感器，以及覆盖车辆后方的区域A4、A5的后视传感器阵列。用于此目的的合适的传感器是例如用于车辆防撞系统或车道保持系统的雷达或激光雷达系统、激光系统、超声波系统、相机系统或类似的合适的数据收集系统。
图2示出了根据本发明的一个示例的集电布置22的示意性前视图。集电布置22安装在位于道路21的示意性部分上方的示意性指示的车辆20上。电流导体23包括第一和第二电力轨道23a、23b，所述第一和第二电力轨道23a、23b用于供应DC电流，位于道路的路面中。集电布置22包括集电器24，该集电器24具有第一和第二接触器24a、24b，用于收集来自相应的第一和第二电力轨道23a、23b的电流。集电器24附接到竖向定位装置25，该竖向定位装置25用于将集电器24从靠近车辆20的退回的第一位置P1移位到与电流导体23接触的激活的第二位置P2。竖向移位由箭头V表示。当检测到第一和第二接触器24a、24b与它们各自的第一和第二电力轨道23a、23b沿竖向对齐时，执行集电器24下降到激活的第二位置。
在图2中，集电器24被示出为处于可选的中间位置P3。集电器24可以沿竖向移位到第一和第二位置P1、P2之间的中间位置P3，以便在将集电器24降低到第二位置P2之前对电流导体23定位。可替代地，集电器可以以连续移动方式从第一位置、经过中间位置而移位进入第二位置。
在图2所示的示例中，集电器24和竖向定位装置25附接到横向定位装置26。竖向定位装置26被布置成使集电器24和竖向定位装置25沿如箭头T所示的车辆20的横向方向移位。横向定位装置26被控制，以使集电器24沿车辆20的横向方向移动，以最初定位电流导体23并且随后跟踪电流导体23。执行跟踪，以维持第一和第二接触器24a、24b与它们各自的第一和第二电力轨道23a、23b沿竖向对齐。根据图2中的示例，通过使用用于检测位于电流导体23之间或附近的信号电缆27的位置的一个或多个竖向天线(参见图3A-3C)，来执行对电流导体23的定位和跟踪。然而，本发明不限于对电流导体定位的这种方法，如下所述。
替代的电力传导系统可以是包括被埋入道路路面中的感应回路的电流导体，该回路将产生磁场以向车辆供应能量而无需接触集电器。这种非接触式能量传输是通过电流流经导体而产生磁场来实现的。在交流电(AC)的情况下，即使两个导体彼此不接触，这种非接触式能量传输也会在车辆上的第二导体中感应出电压。利用所施加的交流电的被精确控制的频率，确保从传输电路到接收电路的高效能量传输。用于感应电流导体的定位原理将与结合图2所描述的电力轨道布置基本相同。
图3A-3C描述了根据本发明的位置确定方法的第一实施例。图3A示出了具有集电器34、35、36的示意性指示的车辆30，集电器34、35、36包括附接到臂35的拾取器34，该臂35经由竖向枢转接头36安装到车辆30。拾取器34的移位可以通过使用合适的致动器(未示出)使臂35围绕水平枢转接头朝向道路路面竖向地枢转并且围绕竖向枢转接头36以弧形横向地枢转来实现。拾取器34包括两个并联触点34a、34b，所述两个并联触点34a、34b被布置成传输来自包括两个平行电力轨道33a、33b的电流导体33的电力。电流导体33具有中心参考点C，该中心参考点C位于具有宽度W的道路31的路面中的预定位置，该预定位置与道路31的一个侧边32相隔一段设定的横向距离D1。在该示例中，中心参考点C在平行电力轨道33a、33b之间居中。
第一检测装置38位于集电器34附近，并且布置为产生指示集电器34相对于电流导体33的参考点C的位置的信号。集电器34、35、36被布置成响应于所产生的信号，相对于车辆可移位以跟踪电流导体33。第二检测装置36a布置成检测集电器34、35、36相对于车辆上的参考点R的位置。在这个示例中，第二检测装置36a在平行触点34a、34b之间居中。
本发明方法涉及连续执行以下步骤：
·通过第一检测装置38确定第一距离X1，第一距离X1表示集电器34、35、36在车辆的横向方向上相对于电流导体参考点C的位置P1；
·通过第二检测装置36a确定第二距离X2，第二距离X2表示集电器34、35、36在车辆的横向方向上相对于车辆参考点R的位置P1；以及
·使用第一距离X1和第二距离X2来确定车辆参考点R与电流导体参考点C之间沿车辆的横向方向上的距离，以便确定在道路上的当前车辆位置。
根据第一示例，图3A示出了单天线形式的第一检测装置38，其适合于检测围绕传输交流电(AC)的信号线的磁场。为了提高的精度和/或传感器范围，可以使用多个天线。在这种情况下，拾取器34上的天线38是用于检测布置在道路路面中的位置P2中的信号线37的竖向线圈，位置P2与电流导体33的参考点C平行并且重合。车辆设有布置为从信号线接收信号的信号接收器(见图4)或传输具有预定相位特性的信号的发送器，这允许确定天线相对于信号线的距离和相对横向位置。由于信号线37与导体参考点C之间的距离为零(点C和P2重合)，所以集电器相对于电流导体33的位置P1可以由第一检测装置38确定。以这种方式，确定第一距离X1。随后，通过包括角度传感器的第二检测装置36a来确定表示集电器34、35、36在车辆的横向方向上相对于车辆参考点R的位置P1的第二距离X2。图3A示出了集电器34、35、36的位置P1和车辆参考点R的位置在导体参考点C的相反侧上的情况。车辆参考点R与导体参考点C之间的偏移因此等于(X2-X1)。
图3B描述了基于车辆参考点R与电流导体参考点C之间的距离的初始确定，适当校正车辆30和集电器34相对于电流导体33的位置的一个可能示例。由于希望确保拾取器34位于电流导体33的中央，以避免触点上的磨损并且确保最佳的电力传输，所以拾取器的对中是优先的。这可以通过臂35的移位或通过臂35和车辆30同时移位到图3B所示的位置来实现，其中集电器34、35、36的位置P1与导体参考点C一致。随后，重新计算车辆参考点R与电流导体参考点C之间的距离X2。
如图3C所示，通过将臂35和车辆30沿箭头A的方向同时移位到参考点C、R重合的位置，可以使车辆在车道中居中。
根据第二示例，图3A示出了呈接近传感器阵列形式的替代的第一检测装置38’、39a、39b。在图3A中示出了三个接近传感器，但是这个数量可以增加，这取决于所使用的传感器的类型和阵列的期望精度。用于此目的的合适的接近传感器是磁性传感器、感应式传感器或电容式传感器。
构成替代的第一检测装置38’、39a、39b的传感器阵列用于以类似于上述第一示例的方式检测集电器34和电流导体33之间的相对位置。在这种情况下，第一检测装置38’、39a、39b被用于检测拾取器34相对于道路路面中的每个电力轨道33a、33b的位置，以便确定电流导体33的参考点C的位置。然后可以确定集电器相对于电流导体33的位置P1，这又允许确定第一距离X1。随后，借助于包括角度传感器的第二检测装置36a，确定表示集电器34、35、36在车辆横向方向上相对于车辆参考点R的位置P1的第二距离X2。如上所述，图3A示出了集电器34、35、36的位置P1以及车辆参考点R的位置在导体参考点C的相反的两侧上的情况。因此，车辆参考点R和导体参考点C之间的偏移等于(X2-X1)。一旦已经确定了这些距离和相对位置，就可以将集电器和/或车辆操纵到车道中的期望位置，如以上结合图3B和图3C所述的。
根据第三示例，图3D示出了呈天线阵列形式的第一检测装置38a、38b、38c，其适合于检测围绕传输交流电(AC)的偏移信号线的磁场。在这种情况下，拾取器34上的天线阵列38a、38b、38c包括用于检测信号线37a的竖向线圈，信号线37a在道路路面中布置在位置P2中，并且平行于电流导体33的参考点C且与参考点C偏移距离D2。车辆设有布置成接收来自信号线37a的信号的信号接收器(参见图4)或传输具有预定相位特性的信号的发射器，这允许确定天线阵列38a、38b、38c相对于信号线37a的距离和相对横向位置。当信号线37a和导体参考点C之间的距离等于已知的固定距离D2时，集电器相对于电流导体33的位置P1可以由第一检测装置38a、38b、38c确定。以这种方式，可以确定第一距离X1。在图3D中，集电器34已经在电流导体33上对中，使得第一距离X1为零。随后，通过包括角度传感器的第二检测装置36a来确定第二距离X2，该第二距离X2表示集电器34、35、36在车辆横向方向上相对于车辆参考点R的位置P1。如图3D所示，在集电器34、35、36的位置P1与导体参考点C重合的情况下，车辆参考点R与导体参考点C之间的偏移等于X2。一旦已经确定了这些距离和相对位置，就可以将集电器和/或车辆操纵到车道中的期望中心位置，如图3E所示。上面结合图3B和图3C描述了这种操纵。
然后连续监测道路上的当前车辆位置，并且响应于所确定的车辆参考点R与电流导体参考点C之间的距离来控制车辆转向辅助系统，以便将车辆维持在道路上的期望位置。或者，如果车辆被手动转向，则驾驶员接收到可听警告信号、可视警告信号和/或触觉警告信号，指示车辆已经从期望位置偏离预定距离，需要进行转向校正。
图4示出了用于控制如上所述的定位装置的控制布置的示意图，定位装置用于对第一和第二电力轨道33a、33b进行定位和跟踪。该控制布置包括呈竖向天线形式的第一检测装置38，该第一检测装置优选安装在集电器34、35、36上或在集电器34、35、36附近的合适位置处，例如在拾取器34上(参见图3A-3E)。图4示出单个竖向天线38，但是可以使用多个天线或接近传感器来形成具有提高的精度和/或范围的传感器阵列。竖向天线38连接到信号接收器41，以便检测感应到竖向天线38中的信号。来自信号接收器41的输出信号被传输到电子控制单元(ECU)42，该电子控制单元42被布置为处理输出信号并且向位置控制器44产生控制信号。位置控制器44布置成至少确定要由竖向致动器45和横向致动器46执行的所需移位，以便将集电器移动成与电流导体的第一和第二电力轨道33a、33b对齐。
根据一个替代示例，横向致动器46可以通过可选的车辆转向致动器49来取消或补充。可以使用车辆转向致动器49来代替横向致动器46，以使车辆沿着电流导体的横向方向移动。根据另一替代示例，车辆转向致动器49可与横向致动器46一起使用，用于如果电流导体33不处于横向致动器46的可移位范围内则使车辆自主横向移动，和/或用于维持在道路上的期望横向位置。根据另一可选示例，车辆被手动转向，由此驾驶员可以从ECU 42接收可听警告信号、可视警告信号和/或触觉警告信号，该信号指示车辆已经从期望位置偏离预定距离，需要进行转向校正。
在操作中，竖向天线38将监视从相对于第一和第二电力轨道33a、33b位于道路中的预定位置处的信号电缆37传输的预定信号的存在或不存在。该信号由连接到信号电缆37的信号发生器40产生，并且具有预定的信号特性。当竖向天线38在范围内时，信号将被感应到竖向天线38中，并且被信号接收器41检测。响应于从接收器传输到ECU 42的检测信号，ECU 42将确定集电器是否应该展开、被降低到其激活位置或被退回。来自信号接收器31的输出包含与信号强度和振幅有关的数据，以及信号的相位特性，这些数据由ECU 42连续处理。响应于接收到的信号数据，ECU 42将控制信号传输给位置控制器44，该位置控制器44确定为了维持集电器与电流导体横向对齐，竖向致动器45和横向致动器46中的每一个的所需移位。当信号停止时，例如在ERS道路的末端时，ECU 42将向位置控制器44传输信号，以致动竖向致动器45并且使集电器退回。
本发明还涉及计算机程序、计算机程序产品和用于计算机的存储介质，所有这些计算机程序、计算机程序产品和用于计算机的存储介质都与计算机一起使用，以便执行如上任何一个示例中所述的方法。
图5示出了根据本发明的一个实施例的设备500，该设备500包括非易失性存储器520、处理器510以及读取和写入存储器560。存储器520具有第一存储器部分530，在第一存储器部分530中存储有用于控制该设备500的计算机程序。存储器部分530中的用于控制设备500的计算机程序可以是操作系统。
设备500可以例如封装在控制单元(例如，控制单元42)中。数据处理单元510可以包括例如微型计算机。存储器520还具有第二存储器部分540，在第二存储器部分540中存储有用于控制根据本发明的车辆的程序。在替代实施例中，用于控制车辆的程序被存储在用于数据的单独的非易失性存储介质550中，诸如例如CD或可交换的半导体存储器。该程序可以以可执行形式或以压缩状态存储。
当在下面陈述数据处理单元510运行特定功能时，应该清楚的是，数据处理单元510正在运行被存储在存储器540中的程序的特定部分或被存储在非易失性存储介质550的程序的特定部分。
数据处理单元510被定制用于通过数据总线514与存储存储器550通信。数据处理单元510还被定制用于通过数据总线512与存储器520通信。另外，数据处理单元510被定制用于通过数据总线511与存储器560进行通信。数据处理单元510还被定制为通过使用数据总线515与数据端口590进行通信。可以通过数据处理单元510运行存储在存储器540中的程序或存储在非易失性存储介质550中的程序，而由数据处理单元510来执行根据本发明的方法。
应该理解的是，本发明不限于上述和附图中示出的实施例；相反，技术人员将认识到，可以在本发明的范围内做出许多改变和修改。

Claims (14)

1.用于控制车辆(30)的方法，所述车辆(30)包括：
-集电器(34、35、36)，所述集电器(34、35、36)布置成传输来自电流导体(33)的电力，所述电流导体(33)位于道路(31)的路面中的预定位置(C)，所述预定位置(C)与所述道路的一侧边缘(32)相隔一段设定的横向距离(D1)；
-至少一个天线(38；38’、39a、39b)，所述至少一个天线(38；38’、39a、39b)位于所述集电器附近，并且被布置成监视从相对于所述电流导体位于道路中的预定位置处的信号电缆传输的信号的存在或不存在，并产生指示所述集电器相对于所述信号电缆的所述预定位置而言的位置的信号；其中，所述集电器(34、35、36)布置成能够响应于所产生的信号而相对于所述车辆移位，以跟踪所述电流导体(33)；
-至少一个第二检测装置(36a)，所述至少一个第二检测装置(36a)用于检测所述集电器(34、35、36)相对于所述车辆的位置；
-用于设定从所述道路的所述一侧边缘到所述道路的路面中的所述预定位置(C)的所述横向距离(D1)的装置，
其特征在于，连续地执行以下步骤：
■确定第一距离(X1)，所述第一距离(X1)表示所述集电器(34、35、36)在所述车辆的横向方向上相对于所述信号电缆的所述预定位置而言的位置(P1)；
■确定第二距离(X2)，所述第二距离(X2)表示所述集电器(34、35、36)在所述车辆的横向方向上相对于车辆参考点(R)的位置(P1)；以及
■使用所述第一距离和第二距离(X1、X2)来确定所述车辆参考点(R)和所述信号电缆的所述预定位置之间沿所述车辆的横向方向上的距离，以便确定在所述道路上的当前车辆位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于所确定的距离来控制车辆转向辅助系统，以便将车辆维持在所述道路上的期望位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所确定的距离超过预定极限，则响应于所确定的距离来控制所述转向辅助系统。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，响应于所确定的距离来控制所述转向辅助系统，以便在停车、倒车或编组操作期间将所述车辆引导到期望位置。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其特征在于，如果所确定的距离超过预定极限，则响应于所确定的距离而生成驾驶员通知信号。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其特征在于，将所确定的所述当前车辆位置与来自至少一个附加的车载前视数据收集系统的输入信号进行比较，以查验所述车辆位置。
7.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其特征在于，将所确定的所述当前车辆位置与来自至少一个附加的车载前视数据收集系统的输入信号进行比较，以验证所述附加的车载前视数据收集系统的功能。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，如果所述验证失败，则使用所确定的所述当前车辆位置，而不使用来自至少一个附加的车载前视数据收集系统的输入信号。
9.一种车辆(30)，包括：
-集电器(34、35、36)，所述集电器(34、35、36)布置成传输来自电流导体(33)的电力，所述电流导体(33)位于道路(31)的路面中的预定的横向位置(C)，所述预定的横向位置(C)与所述道路的一侧边缘(32)相隔一段设定的横向距离(D1)；
-至少一个天线(38；38’、39a、39b)，所述至少一个天线(38；38’、39a、39b)位于所述集电器附近，并且被布置成监视从相对于所述电流导体位于道路中的预定位置处的信号电缆传输的信号的存在或不存在，并产生指示所述集电器相对于所述信号电缆的所述预定位置而言的位置的信号；其中，所述集电器(34、35、36)布置成能够响应于所产生的信号而相对于所述车辆移位，以跟踪所述电流导体(33)；以及
-至少一个第二检测装置(36a)，所述至少一个第二检测装置(36a)用于检测所述集电器(34、35、36)的位置(C)；
其特征在于：
布置有电子控制单元(42)，所述电子控制单元(42)用于设定从所述道路的所述一侧边缘到所述信号电缆的所述预定位置的所述横向距离(D1)；
所述电子控制单元(42)被布置成监测来自所述至少一个天线的信号，该信号表示所述集电器(34、35、36)在所述车辆的横向方向上相对于所述信号电缆的所述预定位置而言的位置(P1)；
所述电子控制单元(42)被布置成监测来自所述第二检测装置(36a)的信号，该信号表示所述集电器(34、35、36)在所述车辆的横向方向上相对于车辆参考点(R)的位置(P1)；并且
所述电子控制单元被布置成基于来自所述至少一个天线的信号和来自所述第二检测装置的信号来确定所述车辆参考点(R)和所述信号电缆的所述预定位置之间沿所述车辆的横向方向上的距离，以确定在所述道路上的当前车辆位置。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述电子控制单元(42)布置成响应于所确定的距离来控制转向辅助系统，以便将车辆维持在所述道路上的期望位置。
11.根据权利要求9或10所述的车辆，其特征在于，所述第二检测装置(36a)是线性传感器，所述线性传感器被布置成检测能够横向移位的集电器(34、35、36)的位置。
12.根据权利要求9或10所述的车辆，其特征在于，所述第二检测装置(36a)是角度传感器，所述角度传感器被布置成检测支撑所述集电器(34、35、36)的可枢转臂的角位置。
13.一种载有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码组件，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码组件执行权利要求1-8中的任一项的方法的步骤，以确定车辆在道路上的位置。
14.一种控制单元，所述控制单元用于确定车辆在道路上的位置，所述控制单元被配置为执行根据权利要求1至8中的任一项所述的方法的步骤。
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