CN108778784B - 用于车辆和拖车组件的倒车系统和用于控制其的方法 - Google Patents

Abstract

用于拖车和车辆的倒车系统以及相关方法，包括利用摄像头记录用于车辆和拖车组件的挂钩的图像。基于摄像头输入，学习与车辆和拖车的几何有关的多个距离以及多个参考点。而后确定与所述多个参考点有关的多个参考距离。而后可使用所述多个参考距离和几何距离确定当前的挂钩角度。

Description

用于车辆和拖车组件的倒车系统和用于控制其的方法

技术领域

本公开涉及机动车辆，并且更具体地涉及用于机动车辆的高级驾驶员辅助系统。

背景技术

拖车通常通过拖车挂钩连接到牵引车辆。拖车挂钩允许拖车水平地围绕挂钩旋转，使得车辆-拖车单元能够移动绕过拐角。然而，当车辆后退行驶时，这可造成困难。当车辆倒车时，它推动拖车。在某些情况下，重要的是拖车一直向前或沿预期路径移动。驾驶员经常感到困惑的在于以何方法转动车辆转向盘以得到期望的拖车方向变化。在车辆中施加不正确的转向角度也可导致拖车弯折并失去其路线。

因此，附接到车辆的拖车的倒车通常需要多个人来有效地控制车辆并引导车辆和拖车需要行驶的路径。附加地，那些不习惯于操作车辆和拖车系统的人在车辆和拖车倒车时可能具有一些困难来精确地控制拖车的路径。

本文提供的背景描述是为了总体上呈现本公开的背景。就本背景部分中的描述而言，目前署名的发明人的工作，以及在提交时可不另具有资格作为现有技术的描述方面，既不明示地也不暗示地被承认为本公开的现有技术。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种控制用于车辆和拖车组件的倒车系统的方法包括，利用联接到车辆的摄像头记录用于车辆和拖车组件的挂钩的图像。所述方法还包括，利用电子控制单元学习与车辆和拖车的几何有关的多个距离，并且识别拖车上的多个参考点。所述方法进一步包括，利用电子控制单元学习与多个参考点有关的多个参考距离。所述方法还包括，使用多个参考距离和几何距离确定当前的挂钩角度。

在一个示例性实施例中，用于车辆和拖车组件的倒车系统包括控制装置和电子控制单元。电子控制单元与控制装置通信，以从控制装置接收至少一个输入。电子控制单元包括指令，用于当从控制装置接收到启动系统输入时利用电子控制单元发起用于倒车系统的倒车系统模式，并且利用安装在车辆上的摄像头记录用于车辆和拖车组件的挂钩的图像。电子控制单元还包括指令，用于利用电子控制单元学习与车辆和拖车的几何有关的多个几何距离，并且识别拖车上的多个参考点。电子控制单元还包括指令，用于利用电子控制单元学习与多个参考点有关的多个参考距离，并使用多个参考距离和几何距离确定当前的挂钩角度。

附图说明

本公开将从详细描述和附图中被更全面地理解，其中：

图1是具有拖车倒车系统的车辆和拖车组件的示意图；以及

图2是用于图1的拖车倒车系统的第一实施例，其中示出了挂钩和拖车的摄像头视野。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。为了明确的目的，相同的附图标记将在附图中使用，以标识类似的元件。图1示出了车辆10和拖车11。车辆10可为汽车、卡车、牵引机等。拖车11可控制地固定到车辆10，以形成车辆和拖车组件12。如本文所述，车辆和拖车组件12使用拖车倒车系统14。贯穿于描述中，向前和向后的相对方向以传统方式使用。也就是说，参考车辆10的操作者在驾驶车辆10时通常将面向的方向。因此，在拖车倒车系统14的操作中，车辆10将处于倒档，并且车辆和拖车组件12向后移动，如图2中的箭头13所示。在使用倒车系统14期间，系统14的操作者也可在与车辆-拖车单元12移动相同的方向上“向后”面向或行走。

参考图1和2，描述了用于使用拖车倒车系统14的示例性实施例。控制装置16与电子控制单元（“ECU”）22通信，以允许用户向ECU 22输入指令。控制装置16用作操作者和倒车系统14之间的人机界面（“HMI”）。 ECU 22可与例如动力系统、转向系统、制动系统等的各种车辆系统24通信，以控制和引导车辆和拖车组件12的运动。基于用户输入，ECU 22向车辆系统24发送指令，以将车辆和拖车组件12沿期望的倒车路径18移动到最终位置20。

控制装置16可并入车辆10，或者如本文所述，可为与车辆10通信的单独装置，例如，经由无线通信技术。控制装置16可为平板电脑或可以从车辆10外部操作的其它移动装置。因此，拖车倒车系统14在车辆10外部给予用户对车辆10的控制。例如，用户可以切换车辆10的档位，例如，从驻停到倒档并且再回来。无线控制装置16允许用户操作车辆10，并且因此操作拖车11。控制装置16可具有各种输入选项以控制车辆10，包括按钮和/或HMI输入的虚拟显示，用于：档位选择器（以能够在档位之间进行无线切换）、油门踏板、制动踏板、数字速度表、全景视野和紧急停止按钮。紧急停止按钮可被实施为安全措施，并且当无线控制激活时将使车辆10立即停止并且将车辆10切换进入“驻停”状态。

ECU 22从控制装置16接收各种输入，以利用倒车系统22控制车辆和拖车组件12。ECU 22解译各种输入，并确定输入26请求的期望车辆动作。基于车辆和拖车组件12的当前状态以及期望车辆动作，ECU 22确定实现期望车辆动作所需的需要车辆响应，并发送适当的信号，以指示各种车辆系统24执行计算出的车辆响应。倒车系统14可以结合各种输入请求，以从车辆10外部提供车辆和拖车组件12的完全用户控制。具体地，倒车系统14使用车辆10和拖车11之间的挂钩角度40来确定校正车辆-拖车位置，并且确定实现期望车辆动作（即，所需的挂钩角度的变化）所需的车辆响应。

倒车系统14可使用车辆10上的一个或多个摄像头44，以提供车辆10的后视野，其中，摄像头44的视野角度在图2中以虚线示出。在一个示例性实施例中，摄像头44也可在车辆10中用作倒车摄像头或全景视野摄像头。摄像头44捕获图像，并且由ECU 22进行的图像分析用于计算测量的挂钩角度40。ECU 22使用测量的挂钩角度40，以基于所请求的挂钩角度确定期望的转向角度。当前的挂钩角度40也可显示在装置16上，用于用户信息。

参考图1和2，更详细地解释了确定挂钩角度40。 ECU 22使用图像分析确定当前的挂钩角度40，拖车倒车系统14可以使用拖车11上的参考点45，例如拖车的拐角、挂钩附接点、由制造商提供的车身贴花等。参考点45可彼此竖直地和/或水平地间隔开。在示例性实施例中，使用至少三个参考点45。 ECU 22可采用学习模式，以在第一次使用系统14时学习在已知挂钩角度40时参考点45的相对距离（d₁、d₂、d₃等）。因此，当拖车11挂接到车辆10并且在已知角度（例如零度挂钩角度）时，拖车倒车系统14可以学习标记45之间的相对距离（d₁-d_n）。

除了学习参考点45的相对距离（d₁-d_n）之外，倒车系统14还可在学习模式中利用拖车几何。通过利用参考点45的相对距离（d₁-d_n）和拖车几何，ECU 22可计算车辆/牵引机10和拖车11之间的铰接角度（挂钩角度40），并实时跟踪挂钩角度40的变化。 ECU 22可利用车辆10和拖车11的几何，包括：车辆轴距（b_V）、从后轮轴到车辆上的挂钩点的距离（h）、拖车的长度（c）、挂钩点到拖车上的第一轮轴（a）、从地面到挂钩点的高度（g）以及拖车前部（即参考点45）的一些几何。

进一步扩展是可能的，以基于拖车11在向前（或可能的向后13）运动中的先前的移动自学习拖车11的几何和长度。每个拖车11具有一定的控制特性，其大部分取决于拖车11的长度。在车辆-拖车系统12运动时监控拖车11的移动使之可以自学习拖车11的几何并开始实时跟踪拖车角度40。

可行的是，能够使用全景视野，以具有附加的摄像头44，其提供车辆-拖车单元12的更好视野并且更准确地确定拖车11的几何。多个摄像机44一起的视野也可用于确定拖车几何和拖车挂钩角度40。还可能交叉检查在系统14的视野中具有牵引机拖车11的所有附接摄像头上的估测拖车11角度和几何。例如，安装在车辆10侧视镜上或靠近那些位置的左右摄像头44也可跟踪拖车角度40并自学习拖车几何。

重要的是要注意：自学习可需要车辆动态和视频馈送的输入。确定拖车11长度可使用盲点雷达/激光雷达辅助。

除了计算挂钩角度之外，来自摄像头44的图像可显示在显示器46上。如果使用多个摄像头44，则车辆10的全景视野也可集成到显示器46上。附加地，在全景视野图像46上的物体48可被突出，以警告驾驶员可能的碰撞。具体地，如果用户靠近车辆10的前部，则车辆10可以比预期更快的速率旋转绕过，并且最初看起来足够远离的物体48可很快变成潜在的碰撞。

全景视野功能向驾驶员呈现动态的一组合成视点，其既在车辆10的紧邻区域中又在中距离中提供地面的无障碍视野。视点是完全可配置的，并且有益于驻停和倒车操作。在一个实施例中，可通过使用连接在拖车11后部的另一个摄像头44来提供扩展的全景视野能力，以增加可视性。

利用本发明的拖车倒车系统14，一个用户可以直觉的使用方式将拖车倒车到期望的最终位置，并且不需要其他人的辅助（不需要观察员）。

尽管已经详细描述了用于实施本发明的最佳模式，但是本公开的真实范围不应被这样限制，因为熟悉本发明所涉及领域的技术人员将认识到在所附权利要求的范围内的用于实践本发明的各种可选设计和实施例。

Claims (16)

1.一种控制用于车辆和拖车组件的倒车系统的方法，所述方法包括：

利用联接到车辆的摄像头记录用于所述车辆和拖车组件的挂钩的图像；

利用电子控制单元学习与车辆的几何和拖车的几何有关的多个几何距离，所述多个几何距离包括车辆轴距（b_V）、从后轮轴到车辆上的挂钩点的距离（h）、拖车的长度（c）、挂钩点到拖车上的第一轮轴（a）、以及从地面到挂钩点的高度（g）；

识别所述拖车上的多个参考点，所述多个参考点包括拖车的拐角、挂钩附接点、以及车身贴花，所述多个参考点彼此竖直地和/或水平地间隔开，所述多个参考点由车辆的制造商提供；

利用所述电子控制单元学习与所述多个参考点有关的多个相对距离；以及

使用所述多个相对距离和所述多个几何距离确定当前的挂钩角度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述摄像头是面向后部的倒车摄像头。

3.如权利要求1所述的方法，其中，学习所述多个几何距离进一步包括由用户通过用户输入向所述电子控制单元输入所述多个几何距离。

4.如权利要求1所述的方法，其中，学习所述多个几何距离进一步包括：

发起用于所述倒车系统的所述电子控制单元的学习模式;

当在所述学习模式中时，在向前和向后方向中的至少一个方向上移动所述车辆和拖车组件;

利用所述电子控制单元记录在移动所述车辆和拖车组件期间发生的挂钩调节值；以及

从所述挂钩调节值计算多个几何距离。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述车辆和拖车组件利用由所述电子控制单元接收的输入实时移动。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述当前的挂钩角度利用由所述电子控制单元接收的输入实时计算。

7.如权利要求1所述的方法，其中，控制装置具有显示屏，显示屏配置为能够接收来自用户的输入请求的人机界面。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：所述电子控制单元记录在已知挂钩角度时所述拖车上的多个间隔开的参考点之间的相应距离，并将参考距离与由ECU在摄像头图像中测量的当前距离进行比较。

9.一种用于车辆和拖车组件的倒车系统，包括：

控制装置；以及

电子控制单元，与所述控制装置通信以从所述控制装置接收至少一个输入，其中，所述电子控制单元包括指令，用于：

当从控制装置接收到启动系统输入时，利用电子控制单元发起用于倒车系统的倒车系统模式；

利用安装在所述车辆上的摄像头记录用于所述车辆和拖车组件的挂钩的图像;

利用所述电子控制单元学习与车辆的几何和拖车的几何有关的多个几何距离，所述多个几何距离包括车辆轴距（b_V）、从后轮轴到车辆上的挂钩点的距离（h）、拖车的长度（c）、挂钩点到拖车上的第一轮轴（a）、以及从地面到挂钩点的高度（g）；

识别拖车上的多个参考点，所述多个参考点包括拖车的拐角、挂钩附接点、以及车身贴花，所述多个参考点彼此竖直地和/或水平地间隔开，所述多个参考点由车辆的制造商提供；

利用所述电子控制单元学习与所述多个参考点有关的多个相对距离；以及

使用所述多个相对距离和所述多个几何距离确定当前的挂钩角度。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述摄像头是面向后部的倒车摄像头。

11.如权利要求9所述的系统，其中，学习所述多个几何距离进一步包括由用户通过用户输入向所述电子控制单元输入所述多个几何距离。

12.如权利要求9所述的系统，其中，所述电子控制单元进一步配置有指令，用于：

发起用于所述倒车系统的所述电子控制单元的学习模式；

当在所述学习模式中时，在向前和向后方向中的至少一个方向上移动所述车辆和拖车组件;

利用所述电子控制单元记录在移动所述车辆和拖车组件期间发生的挂钩调节值；以及

从所述挂钩调节值计算多个几何距离。

13.如权利要求9所述的系统，其中，所述车辆和拖车组件利用由所述电子控制单元接收的输入实时移动。

14.如权利要求9所述的系统，其中，所述当前的挂钩角度利用由所述电子控制单元接收的输入实时计算。

15.如权利要求9所述的系统，其中，所述控制装置具有显示屏，显示屏配置为能够接收来自用户的输入请求的人机界面。

16.如权利要求9所述的系统，其中，所述电子控制单元进一步配置有指令，用于：记录在已知挂钩角度时拖车上的多个间隔开的参考点之间的相应距离，并且将参考距离与由所述电子控制单元在摄像头图像中测量的当前距离进行比较。

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