CN110192085B - 用于地面承载能力分析的方法和控制单元 - Google Patents

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Abstract

用于地面承载能力分析的方法(400)和控制单元(210)。方法(400)包括以下步骤：基于传感器测量，确定(401)车辆(100)前方的地形段(130)的形状；在车辆(100)移动到地形段(130)中之前，预测(402)车辆(100)的传感器(120)与地形段(130)处的地面(110)之间的距离；当车辆(100)已经移动到地形段(130)中时，测量(403)车辆(100)的传感器(120)与地面(110)之间的距离；并且当传感器(120)和地面(110)之间的预测(402)距离超过传感器(120)和地面(110)之间的测量(403)距离时，确定(404)地形段(130)由于承载能力不足而要被避免。此外，描述了用于车辆(100)的路线规划的方法(600)和控制单元(210)。

Description

用于地面承载能力分析的方法和控制单元
技术领域
本文公开了方法和控制单元。更具体地，描述了用于地面承载能力分析和基于地面承载能力分析用于车辆的路线规划的方法和控制单元。
背景技术
当驾驶车辆时，特别是当在地形中、在砾石路上或在其他未铺砌的表面上，诸如在采矿区、在建筑工地或农业开发区中行驶时，重要的是避免在泥泞、雪域或其他软土地形段中驾驶和/或停止车辆，以免卡住。
传统上已经基于车辆驾驶员的技能、经验和注意力来解决该问题。然而，车辆自动化是快速出现的技术。自动驾驶车辆容易卡在软的地形中，因此可能需要来自拖车的昂贵且耗时的辅助。在某些环境中，人类可能非常难以甚至不可能救援卡住的车辆，例如，在深井，在放射性环境中，在战争区域，在外星球等处驾驶时。车辆也可能在其被卡住时阻挡其他车辆的通行。因此，为了维持车辆的高使用效率以及避免拖吊，期望检测这种泥泞或雪地地形段以避免在那里行驶，或者至少避免在那里停车，因为车辆可能会卡住。
文献US2009173147描述了从车辆的自动土壤强度测量的概念。传感器安装在车辆上并配置为测量从传感器到土壤表面的距离，以及从传感器到车辆在土壤中形成的轨道的距离。由此可以确定土壤中的轨道深度，其被认为是土壤软度的指标。
根据所提供的方法，车辆首先必须驶入潜在的软土段，以便检测到车辆在土壤中下沉，即卡住的风险。该方法没有解决通过避免软土段来防止车辆卡住的问题。该文献根本不涉及自动驾驶车辆。没有与其他车辆进行合作以帮助彼此避免泥泞段。
文献WO2016076320涉及一种自动牵引车，其通过测量到地面的距离，以及确定车轮沉入土壤中的程度来估计土壤软度。当检测到软土段时，确定位置并将软土段的位置存储在车辆的数据库中。
所提供的解决方案具有与先前讨论的方法相同的缺点，即，在可以确定土壤太软而不允许驾驶之前，车辆首先必须驶入泥浆并且卡住。期望采用主动/预测解决方案，而不是被动反应，因为它涉及昂贵且耗时的停止和辅助努力。没有与其他车辆进行合作以帮助彼此避免泥泞段。
文献EP2698299A1描述了一种用于在驾驶员的车辆下沉到软土或泥土中时警告驾驶员的方法。诸如激光雷达之类的传感器用于测量到车辆下方土壤的距离。
再次，所描述的解决方案不阻止车辆卡住，而是通知驾驶员车辆即将卡在土壤中。该文献也不适用于自动驾驶车辆。没有与其他车辆进行合作以帮助彼此避免泥泞段。
因此，希望能够检测软地面区域并将该信息提供给车辆，无论是否自动驾驶，以避免它们卡在软土中。
发明内容
因此，本发明的一个目的是解决至少一些上述问题并改进车辆路线规划。
根据本发明的第一方面，该目的通过用于地面承载能力分析的控制单元来实现。控制单元配置为：基于传感器测量，确定车辆前方的地形段的形状。此外，控制单元还配置为，在车辆移动到地形段中之前，预测车辆的传感器与地形段处的地面之间的距离。另外，除此之外，控制单元还配置为，当车辆已经移动到地形段中时，测量车辆的传感器与地面之间的距离。控制单元还配置为，当传感器与地面之间的预测距离超过传感器与地面之间的测量距离时，确定地形段由于承载能力不足而要被避免。
根据本发明的第二方面，该目的通过一种用于地面承载能力分析的方法来实现。该方法包括基于传感器测量来确定车辆前方地形段的形状的步骤。此外，该方法还包括在车辆进入地形段中之前预测车辆的传感器与地形段处的地面之间的距离的步骤。该方法还包括当车辆已进入地形段时测量车辆传感器与地面之间的距离的步骤。此外，该方法还包括当传感器与地面之间的预测距离超过传感器与地面之间的测量距离时，确定地形段由于承载能力不足而要被避免。
根据本发明的第三方面，该目的通过用于车辆的路线规划的控制单元来实现。控制单元配置为从数据库中提取由于承载能力不足而要避免的地形段的坐标。控制单元还配置为规划到车辆的目的地的车辆路线，而不必通过所述地形段。
根据本发明的第四方面，该目的通过一种用于车辆的路线规划的方法来实现。该方法包括从数据库提取由于承载能力不足而要避免的地形段的坐标的步骤。而且，该方法包括规划到车辆的目的地的车辆路线而不必通过所述地形段的步骤。
因此，由于所公开的各方面，通过确定地面段的地形形状并在进入特定地面段之前预测传感器与地面之间的距离，可以在即将到达该地面段时立刻比较预测距离与实际测量距离。由此可以在深深地驶入软土段中之前检测到软土段，并且车辆可以退出。此外，通过确定检测到的软土段的地理坐标并将该信息存储在数据库中，可以建立地图。因此，其他车辆也可以利用与被发现的软土段相关的知识，从而可以避免这些段。由此，车辆可以获得与周围或沿着车辆的行驶路径的软土段相关的信息。由此可以避免车辆卡在软土段中以及改善车辆的路线规划。
从随后的详细描述中，其他优点和其他新的特征将变得明显。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明的实施方式，其中：
图1A示出了根据实施方式的车辆的侧视图；
图1B示出了根据实施方式的车辆的又一侧视图；
图1C示出了根据实施方式的车辆的另一侧视图；
图2示出了根据实施方式的车辆内部的示例；
图3示出了根据实施方式的车辆的路线规划的示例；
图4是示出方法的实施方式的流程图；
图5是描绘根据实施方式的包括控制单元的系统的图示；
图6是示出方法的实施方式的流程图。
具体实施方式
这里描述的本发明的实施方式被限定为方法和控制单元，其可以在下面描述的实施方式中付诸实践。然而，这些实施方式可以以许多不同的形式示例和实现，并且不限于这里阐述的示例；相反，这些实施方式的说明性示例被提供，使得本公开将是缜密和完整的。
结合附图考虑以下详细描述，其他目的和特征将变得明显。然而，应该理解，附图仅仅是为了说明的目的而设计的，而不是作为本文公开的实施方式的限制的定义，为此参考所附权利要求书。此外，附图不一定按比例绘制，并且除非另有说明，否则它们仅旨在概念性地示出本文描述的结构和过程。
图1A示出了车辆100在地面110上沿着行驶方向105行驶的场景。
车辆100可包括用于广义上在地面上运输的装置，诸如，卡车、汽车、拖车、集装箱、公共汽车、摩托车、挖掘机、探险车、助行器或其他类似的有人或无人运输工具。
在不同的实施方式中，车辆100可以是驾驶员控制的或无人驾驶的(即，自主控制的)。然而，在本公开中，对无人驾驶车辆进行了一定的关注。
车辆100包括至少一个传感器120。在不同的实施方式中，传感器120可包括例如摄像机、立体摄像机、红外摄像机、视频摄像机、雷达、激光雷达、3D传感器、超声装置、飞行时间摄像机或类似装置。车辆100可包括相同或不同类型的一个或多个传感器120。具有多个传感器120的优点是产生冗余。然后，当传感器120中的一个被遮挡(如有污垢或有故障)时，也可以执行该方法。通过具有不同类型的多个传感器120的优点是可以利用每种传感器类型的优点；雷达、IR摄像机和/或超声装置可用于黑暗、雾、蒸汽或其他低能见度条件，而摄像机可在白天使用并且效果良好；可以利用立体摄像机或3D摄像机来确定到对象的距离等。
在一些实施方式中，传感器120可以向前指向。在示出的实施方式中，其仅仅是任意的示例，向前指向的传感器120可以安置在例如车辆100的前部、车辆100的挡风件后面。
与外部安装的摄像机系统相比，将向前指向的传感器120安装在挡风件后面具有一些优点。这些优点包括可以使用挡风件刮拭器进行清洁，以及使用来自前灯的光照亮摄像机视野中的对象。它还可以防止灰尘、雪、雨，以及在某种程度上也可以免受损坏、故意毁坏和/或盗窃。这种传感器120还可以用于各种其他任务。然而，在不同实施方式中，传感器120可以安装在例如车辆100的前部，或在车辆100下方。
在一些实施方式中，在车辆100检测到地面110非常软的情况下(无论是来自其传感器120还是来自地图、服务器或来自另一车辆)，车辆100中的路线规划算法可以在软区域内惩罚性行驶(punish driving)和/或停止，而不是例如沿直线行进然后停止，路线规划算法可规划更长但不包括停止的另一路径。
软地面检测可以由传感器120进行，例如3D传感器。在车辆100前方的地形段130处的地面110的形状可以由传感器120确定。此外，可以推断出在测量的道路形状上行驶时，传感器120应该具有对于在地形段130处的地面110的什么高度。
图1B示出了车辆100已经在行驶方向105上向前行驶到所讨论的地形段中的情况。然后传感器120确定到地面110的距离。传感器120可以在两种情况下连续地测量相同方向上的距离，即在图1A中描绘的情况和图1B的场景。
此外，基于地形段130@时间a的首次进行的测量(在图1A的场景中)，可以预测在地形段130处的未来位置处到地面的距离。通过比较传感器120和地形段130@时间b之间的当前测量距离(在图1B的场景中)和基于首次进行的测量(在图1A的场景中)进行的预测值，可以确定车辆100已经沉入地面110中。
当车辆100在行驶方向105上向前行驶时，在地形段130@时间a和地形段130@时间b之间产生区域交叠135。由此提供在两个不同时刻进行的两次测量。如果两次测量值不一致，可以确定车辆100的车轮已经沉入地面110中。
如果结果是车辆100的至少一个车轮已经沉入地面110中，则从传感器120到地面110的测量高度小于如果车轮在地面110上的测量高度。然后可以推断出地面110是软的。在轴载荷和车轮形状的帮助下，它还可以计算地面110的软度。然后，这可包括在车辆100的本地地图中，并且还经由无线通信接口报告到云端(即服务器)，使得其他车辆可以避免检测到的软地面130。
在一些实施方式中，可以基于车辆100的速度和/或方向取向，进行当前进行的测量(在图1B的场景中)以及进行基于先前进行的测量的预测(在图1A的场景中)。在不同的实施方式中，车辆100的速度可以由车辆100的速度计、由基于地理定位系统的卫星和/或安装在车辆100上的另一传感器(例如加速度计)确定。在不同的实施方式中，车辆100的方向可以由陀螺仪或惯性导航系统测量。
因此，消除或至少减少了车辆100在所述区域中卡住的风险。
图1C描绘了包括无线通信装置140的车辆100的场景，所述无线通信装置经由无线通信接口与数据库150通信，数据库150可以位于车辆外部结构中，经常被称为中央服务器位置或云端。
无线通信装置140可以配置为用于通过无线通信接口进行无线通信，诸如例如，车对车(V2V)通信或车对结构(V2X)通信。
在一些实施方式中，车辆100与包括数据库150的车辆外部结构之间的通信可以通过V2V通信执行，例如基于专用短程通信(DSRC)装置。在一些实施方式中，DSRC工作在5.9GHz频带，带宽为75MHz，近似范围为1000m。
可以根据用于无线车辆通信的任何IEEE标准来进行无线通信，例如，用于称为车载环境中的无线接入(WAVE)的车载网络的IEEE 802.11的特殊操作模式。IEEE 802.11p是802.11无线LAN介质访问层(MAC)和物理层(PHY)规范的扩展。
在一些替代实施方式中，这种无线通信接口可包括无线通信技术或受其激发，诸如Wi-Fi、无线局域网(WLAN)、超移动宽带(UMB)、蓝牙(BT)、近场通信(NFC)、射频识别(RFID)、Z波、ZigBee、IPv6低功率无线个域网(6LoWPAN)、无线高速可寻址远程传感器(HART)协议、无线通用串行总线(USB)、光通信，诸如红外数据组织协议(IrDA)或红外传输，但在一些实施方式中仅举一些可能的无线通信示例。
或者，可以通过无线接口进行通信，该无线接口包括无线电接入技术或受其激发，诸如3GPP LTE、LTE-增强、E-UTRAN、UMTS、GSM、GSM/EDGE、WCDMA、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络、全球微波接入互操作性(WiMax)或超移动宽带(UMB)、高速分组接入(HSPA)演进通用地面无线电接入(E-UTRA)、通用地面无线电接入(UTRA)、GSM EDGE无线电接入网络(GERAN)、3GPP2CDMA技术，例如，CDMA20001x RTT和高速分组数据(HRPD)，或类似的，仅提及经由无线通信网络的一些选项。
当车辆100检测到具有承载能力不足的软土的地形段130时，车辆100可避免驶入所述地形段130，例如，通过制定避免检测到的地形段130的路线规划，或者在车辆100包括驾驶员的情况下，通过输出警报。这种警报可以经由扬声器作为警报声，经由二极管、灯或类似装置输出作为光信号，和/或经由触觉装置输出作为触觉信号输出。在一些实施方式中，这种警报装置可包括例如移动电话、计算机、计算机平板电脑、显示器、扬声器、投影仪、平视显示器、集成在车辆100的挡风件中的显示器、集成在车辆100的仪表板中的显示器、触觉装置、车辆驾驶员的便携装置、车辆驾驶员的智能眼镜等；或其组合。
此外，在一些实施方式中，车辆100可确定检测到的地形段130的坐标并将坐标提供给数据库150，以便建立包括软土地形段130的坐标的地图。数据库150中的地图可包括由多个车辆提供的信息，例如，某地点(诸如建筑工地)的所有车辆；同一所有者的所有车辆；同一品牌的所有车辆；同一种类的所有车辆；一定距离内的所有车辆等。
此外，在一些实施方式中，车辆100可以从数据库150下载地图或其子集。由此，车辆100可以避免驶入已经被其他车辆检测到的软土地形段130。这将在图2中进一步讨论和说明。
根据实施方式，图2示出了当车辆位于沿着朝向目的地的路线的任何任意位置时，车辆100的驾驶员(如果有的话)如何感知图1C中的先前场景的示例。
在一些实施方式中，控制单元210可以配置为用于规划车辆100从车辆100的当前位置到目的地的路线，同时检测并避免软土段130；并且该控制单元可以配置为用于检测软土段130并将与检测到的软土段130相关的信息报告给数据库150。
该信息可以存储在数据库150中，其与地理位置坐标相关联，并且可能与检测到软土段130的日期/时间相关联。通过添加检测日期/时间，根据一些实施方式，可以应用老化功能，即，可以认为软土段130在预定或可配置的时间段(诸如几个月)之后被允许通过/停止。
控制单元210和车辆外部结构的数据库150之间的通信可以由通信装置220进行。通信装置220可以配置为用于通过无线通信接口进行无线通信，诸如例如车辆到车辆(V2V)通信、或车辆到结构(V2X)通信、或任何先前列举的通信技术。
车辆100和/或检测到的软土段130的地理位置可以由车辆100中的定位装置230确定，该定位装置可以基于卫星导航系统，诸如导航信号定时和测距(Navstar)全球定位系统(GPS)、差分GPS(DGPS)、伽利略、GLONASS等。
根据各种实施方式，定位装置230(并且因此也是车辆100/软土段130)的地理位置可以以某些预定的或可配置的时间区段连续地进行。
通过卫星导航的定位基于使用来自多个卫星240-1、240-2、240-3、240-4的三角测量的距离测量。在该示例中，描绘了四个卫星240-1、240-2、240-3、240-4，但这仅是一个示例。可以使用四个以上的卫星240-1、240-2、240-3、240-4来提高精度，或者用于创建冗余。卫星240-1、240-2、240-3、240-4连续地发送关于在任何给定时间的时间和日期(例如，以编码形式)、身份(卫星240-1、240-2、240-3、240-4)、状态以及卫星240-1、240-2、240-3、240-4所处位置的信息。GPS卫星240-1、240-2、240-3、240-4发送以不同代码编码的信息，例如但不一定基于码分多址(CDMA)。这允许基于每个相应卫星240-1、240-2、240-3、240-4的唯一代码，区别来自单个卫星240-1、240-2、240-3、240-4的信息与其他卫星的信息。然后可以发送该信息以由包含在车辆100中的合适适配的定位装置230接收。
根据一些实施方式，距离测量可包括测量由相应卫星240-1、240-2、240-3、240-4发送的每个相应卫星信号到达定位装置230所花费的时间的差异。当无线电信号以光速传播时，到相应卫星240-1、240-2、240-3、240-4的距离可以通过测量信号传播时间来计算。
卫星240-1、240-2、240-3、240-4的位置是已知的，因为它们连续地由大约15-30个地面站监视，这些地面站主要沿着和位于地球赤道附近。因此，可以通过三角测量确定的到至少三个卫星240-1、240-2、240-3、240-4的距离来计算车辆100的地理位置，即纬度和经度。为了确定高度，根据一些实施方式，可以使用来自四个卫星240-1、240-2、240-3、240-4的信号。
可替代地，例如，通过使转发器位于路线周围的已知位置和车辆100中的专用传感器(用于识别转发器并由此确定位置)，可以确定车辆100/软点130的地理位置；通过检测和识别WiFi网络(沿着该路线的WiFi网络可以与数据库中的某些相应的地理位置一起被映射)；通过接收与地理位置相关联的蓝牙信标信号或接收无线信号的其他信号签名(诸如例如通过对具有已知地理位置的多个固定基站发射的信号进行三角测量)。可替代地，车辆100的位置可以由驾驶员(如果有的话)或任何人形机器人、机器人或其他类似实体输入，从而加载入车辆100。
车辆100中的各个单元210、220、230、120可以通过例如有线或无线通信总线在它们之间进行交互式通信。通信总线可包括例如控制器局域网(CAN)总线、面向媒体的系统传输(MOST)总线或类似物。然而，可替代地，通信可以通过无线连接进行，该无线连接包括或至少受到任何前面讨论的无线通信技术激发。
图3示意性地描述了到车辆100的目的地320的规划路线310，避免了软点区域130。
车辆100可以获得包括关于来自数据库150的要避免的检测到的软地形段130的信息的地图。此外，在一些实施方式中，车辆100中的控制单元210可以规划到目的地320的路线310，而不必通过和/或停止在任何软地形段130处。
图4示出了根据实施方式的方法400的示例。图4中的流程图示出了方法400，其用于地形段130的地面承载能力分析。
车辆100可以是任何类型的用于运输的装置，诸如卡车、公共汽车、汽车或类似物。在不同的实施方式中，车辆100可以由驾驶员驾驶或者是自动驾驶的。
为了能够正确地分析地面承载，方法400可包括多个步骤401-410。然而，这些步骤401-410中的一些可以以与编号建议的稍微不同的时间顺序执行。可以仅在一些替代实施方式中执行步骤405-410。方法400可包括以下步骤：
步骤401包括基于从车辆100中或其上的至少一个传感器120的传感器测量，确定车辆100前方的地形段130的形状。
步骤402包括在车辆100移动到地形段130中之前，预测车辆100的传感器120与地形段130处的地面110之间的距离。
在车辆100的行驶方向上，地形段130位于车辆100的前方。
步骤403包括当车辆100已经移动到地形段130中时，测量车辆100的传感器120与地面110之间的距离。
步骤404包括当传感器120与地面110之间的预测的402距离超过传感器120与地面110之间的测量的403距离时，确定地形段130由于承载能力不足而要被避免。
因此，特定地形段130处的地面可被认为是(车辆100要避免的)软土段。
在一些实施方式中，可以将阈值限制添加到预测的402距离；即，之外，可以允许车辆100下沉一距离，所述距离低于预测的402距离加阈值限制，而不得出地形段130太软的结论。由此避免了当估计车辆100能够在地形段130上通过/停止而不会卡住时，确定地形段130太软。
步骤405(可以仅包括在一些替代实施方式中)包括，基于传感器120和地面110之间的预测402距离与传感器120和地面110之间的测量403距离之间的差异大小，以及车辆100的轴载荷和车轮形状，估计确定的404地形段130的软度值；。
步骤406(可以仅包括在一些替代实施方式中)包括建立确定的404要避免的地形段130的地理位置。
地理位置可以由地理定位单元230确定，诸如GPS。
步骤407(可以仅包括在一些已经执行了步骤406的替代实施方式中)，包括将建立的406地理位置的坐标存储在数据库150中，其与关于要避免的地形段130的承载能力不足的信息相关联。
在一些实施方式中，估计的405软度值可以与建立的406地理位置的坐标相关联地存储在数据库150中。
步骤408(可以仅包括在一些替代实施方式中)包括当已经确定404地形段130要被避免时，退回车辆100。
步骤409(可以仅包括在一些替代实施方式中)包括禁止车辆100停止在确定404为要避免的地形段130，即软土段。
步骤410(可以仅包括在一些已经执行了步骤406和步骤407的替代实施方式中)，包括确定一时刻并且存储407确定的410该时刻，其与数据库中建立的406地理位置的坐标相关联。
在一些实施方式中，当从确定的410时刻起经过预定的时间段时，可以从数据库150删除信息。
因此，通过引入的老化功能，可以整理关于地面条件的过时信息。
图5示出了用于地面承载能力分析的系统500的实施方式。
系统500包括配置为测量距离的传感器120。该距离可以是到地面110的距离。传感器120还可以配置为捕获传感器信息，用于确定车辆100前方的地形段130的形状。
此外，系统500还包括控制单元210。控制单元210可以根据上文描述以及在图4中示出的方法400，执行先前描述的步骤401-410中的至少一些，用于地面承载能力分析。
控制单元210配置为基于由传感器120进行的传感器测量，确定车辆100前方的地形段130的形状。此外，控制单元210配置为在车辆100移动到地形段130中之前，预测车辆100的传感器120与地形段130处的地面110之间的距离。另外，控制单元210还配置为当车辆100已经移动到地形段130中时，测量车辆100的传感器120与地面110之间的距离。控制单元210还配置为当传感器120与地面110之间的预测距离超过传感器120和地面110之间的测量距离时，确定地形段130由于承载能力不足而要被避免。
在一些实施方式中，控制单元210还可以配置为建立确定要避免的地形段130的地理位置。此外，控制单元210还可以配置为将建立的地理位置的坐标存储在数据库150中，其与关于要避免的地形段130的承载能力不足的信息相关联。
在一些实施方式中，控制单元210还可以配置为当已经确定地形段130要被避免时，退回车辆100。
此外，控制单元210可以配置为，基于传感器120和地面110之间的预测距离与传感器120和地面110之间的测量距离之间的差异大小，车辆100的轴载荷和车轮形状，估计被确定的地形段130的软度值。
在一些实施方式中，控制单元210可以配置为将与建立的地理位置的坐标相关联的估计的软度值存储在数据库150中。
另外，在一些实施方式中，控制单元210还可以配置为禁止车辆100在确定为要避免的地形段130处停止。
控制单元210还可以配置为确定一时刻并且存储确定的时刻，其与数据库150中建立的地理位置的坐标相关联。此外，控制单元210可以配置为当从确定的时刻起经过预定的时间段时，控制单元从数据库150删除信息。
控制单元210还可以配置为规划车辆100的路线。控制单元210还可以配置为从数据库150提取由于承载能力不足而要避免的地形段130的坐标。此外，控制单元210还可以配置为规划到车辆100的目的地320的车辆路线310，而不必通过所述地形段130。
在一些可替代实施方式中，控制单元210可以配置为获得每个提取的承载能力不足的地形段130坐标的软度值。此外，根据一些替代实施方式，控制单元210可以配置为规划到目的地320的通道，允许通过与低于阈值限制的软度值相关联的承载能力不足的地形段130坐标，但是不允许停止；并且不允许通过与超过阈值限制的软度值相关联的承载能力不足的地形段130坐标。
此外，控制单元210还可以配置为确定车辆100的环境温度。此外，控制单元210可以配置为规划车辆路线310，使得当确定的环境温度低于阈值温度限制时，允许通过要避免的地形段130。
在一些实施方式中，系统500还可包括地理定位单元230，其配置为建立地形段130的地理位置。
此外，系统500还可包括数据库150，其配置为存储建立的地理位置的坐标，其与关于地形段130的承载能力不足的信息相关联。数据库150可以位于车辆外部结构中。
在一些实施方式中，控制单元210可包括处理器520，其配置为根据方法400执行先前描述的步骤401-410中的至少一些。
这样的处理器520可包括处理线路的一个或多个实例，即中央处理单元(CPU)、处理单元、处理线路、处理器、专用集成线路(ASIC)、微处理器或其他可以解释和执行指令的处理逻辑。因此，这里使用的表达“处理器”可以表示包括多个处理线路的处理线路，诸如上面列举的那些中的任何、一些或全部。
在不同实施方式中，控制单元210还可包括接收线路510，其配置为从一个或多个传感器120或从数据库150接收信号组。
此外，在一些实施方式中，控制单元210可包括存储件525。可选的存储件525可包括用于临时或永久地储存数据或程序(即指令序列)的物理装置。根据一些实施方式，存储件525可包括集成线路，该集成线路包括基于硅的晶体管。在不同实施方式中，存储件525可包括例如存储卡、闪存、USB存储件、硬盘或其它类似的用于存储数据易失性或非易失性储存单元，诸如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)等。
此外，控制单元210可包括信号发送器530。该信号发送器530可以配置为通过无线通信接口，发送要由数据库150接收的信号。在一些实施方式中，控制单元210还可以配置为生成和发送用于控制车辆100的命令信号，和/或用于触发警报、用于警告驾驶员(如果有的话)驶入软土区域。
图6示出了根据实施方式的方法600的示例。图6中的流程图示出了用于车辆100的路线规划的方法600。
方法600可以在上述车辆100中的控制单元210中实现。
为了能够正确地分析地面承载，方法600可包括多个步骤601-604。然而，这些步骤601-604中的一些可以以与编号建议的稍微不同的时间顺序执行。可以仅在一些替代实施方式中执行步骤602-603。方法600可包括以下步骤：
步骤601包括从数据库150提取由于承载能力不足而要避免的地形段130的坐标。
在一些实施方式中，可以仅提取位于车辆100的行驶方向105中的预定距离内的要避免的地形段130的坐标。因此，必须下载和存储的数据和信息较少，这节省了通信资源和处理能力。
步骤602(可以仅包括在一些替代实施方式中)包括获得每个提取的601承载能力不足的地形段130坐标的软度值。
软度值可以是刻度上的值，例如，从1到10；从-7到+15(只是提一些随意的示例)。
步骤603(可以仅包括在一些替代实施方式中)包括确定车辆100的环境温度。
车辆100的环境温度可以由车辆100中的温度计确定；或者车辆外部温度计与车辆100的地理位置相结合来确定。
步骤604包括规划到车辆100的目的地320的车辆路线310，而不必通过所述地形段130。
在一些实施方式中，例如，当不可能绕过地形段130时，可以禁止车辆100在地形段130中停止。
根据一些实施方式，路线规划包括允许通过与低于阈值限制的软度值相关联的承载能力不足的地形段130坐标，但是不允许停止；并且不允许通过与超过阈值限制的软度值相关联的承载能力不足的地形段130坐标。
当确定的603环境温度低于阈值温度限制时，可以通过允许通过要避免的地形段130来进行规划。
可以通过控制单元210内的一个或多个处理器520，与用于执行步骤401-410和/或步骤601-604的功能的至少一些的计算机程序制品一起，实现先前描述的在控制单元210中执行的步骤401-410和/或步骤601-604。因此，当计算机程序被加载到控制单元210的一个或多个处理器520中时，包括用于在控制单元210中执行步骤401-410和/或步骤601-604的指令的计算机程序制品可以执行方法400、600，方法400、600包括步骤401-410和/或步骤601-604中的至少一些，用于车辆100的地面承载能力分析和/或路线规划。
上述计算机程序制品可以例如以携带计算机程序代码的数据载体的形式提供，用于在被加载到控制单元210内的一个或多个处理器520时，执行根据一些实施方式的步骤401-410和/或步骤601-604中的至少一些。该数据载体可以是例如硬盘、CD ROM盘、记忆棒、光学储存装置、磁储存装置或任何其他适当的介质，诸如可以以非暂时性方式保存的机器可读数据的盘或磁带。此外，计算机程序制品可以作为计算机程序代码提供在服务器上，并且通过例如因特网或内联网连接远程地下载到控制单元210。
在附图中示出的实施方式的描述中使用的术语不旨在限制所描述的方法400、600、控制单元210、计算机程序、车辆100和/或车辆外部结构。可以进行各种变化，替换和/或改变，而不脱离由所附权利要求限定的本发明实施方式。
如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。这里使用的术语“或”应被解释为数学OR，即作为包含性的分离；除非另有明确说明，否则不作为数学异OR(XOR)。另外，单数形式“一”，“一个”和“该”将被解释为“至少一个”，因此也可能包括多个相同类型的实体(除非另有明确说明)。将进一步理解，术语“包括”，“包含”，和/或其各种形式指定所述特征、动作、部分、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、动作、部分、步骤、操作、元件、部件和/或其的组合的存在或添加。单个单元，诸如例如处理器，可以实现权利要求书中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的仅有事实并不表明这些措施的组合不能用于获益。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，诸如光学存储介质或固态介质，其与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供，但也可以以其他形式分布，诸如经由因特网或通过其他有线或无线通信系统。

Claims (12)

1.用于地面承载能力分析的控制单元(210)；其中，控制单元(210)配置为：
基于从安装在车辆(100)中或上的至少一个传感器(120)获取的传感器测量，确定车辆(100)前方的地形段(130)的形状；
基于车辆(100)前方地形段(130)确定的形状，预测车辆(100)的传感器(120)与地形段(130)处的地面(110)之间的距离，其中，预测的距离代表如果车辆(100)行驶到所述确定的形状的顶上将会发生的距离；以及配置为：
当车辆(100)已经移动到地形段(130)中时：
从传感器(120)获取车辆(100)的传感器(120)与地面(110)之间的距离的测量；以及
当传感器(120)与地面(110)之间的预测距离超过传感器(120)与地面(110)之间的测量距离时，确定地形段(130)由于承载能力不足而要被避免。
2.根据权利要求1所述的控制单元(210)，配置为：
基于从车辆(100)中的定位装置(230)获取的信息，建立确定要避免的地形段(130)的地理位置；以及
将建立的地理位置的坐标存储在数据库(150)中，所述坐标与关于要避免的地形段(130)的承载能力不足的信息相关联。
3.根据权利要求2所述的控制单元(210)，配置为：
基于传感器(120)和地面(110)之间的预测距离与传感器(120)和地面(110)之间的测量距离之间的差异大小，以及车辆(100)的轴载荷和车轮形状，估计确定的地形段(130)的软度值，并且其中，估计的软度值与建立的地理位置的坐标相关联地存储在数据库(150)中。
4.根据权利要求2或3所述的控制单元(210)，配置为：
确定一时刻并存储确定的时刻，其与数据库(150)中建立的地理位置的坐标相关联；以及当从确定的时刻起已经经过预定的时间段时，从数据库(150)删除信息。
5.一种用于地面承载能力分析的方法(400)，其中，所述方法(400)包括以下步骤：
基于从安装在车辆(100)中或上的至少一个传感器(120)获取的传感器测量，确定(401)车辆(100)前方的地形段(130)的形状；
基于车辆(100)前方地形段(130)确定的形状，预测(402)车辆(100)的传感器(120)与地形段(130)处的地面(110)之间的距离，其中，预测的距离代表如果车辆(100)行驶到所述确定的形状的顶上将会发生的距离；以及，当车辆(100)已经移动到地形段(130)中时，
测量(403)车辆(100)的传感器(120)与地面(110)之间的距离；以及
当传感器(120)与地面(110)之间的预测(402)距离超过传感器(120)和地面(110)之间的测量(403)距离时，确定(404)地形段(130)由于承载能力不足而要被避免。
6.根据权利要求5所述的方法(400)，还包括：
基于从车辆(100)中的定位装置(230)获取的信息，建立(406)确定的(404)要避免的地形段(130)的地理位置；以及
将建立的(406)地理位置的坐标存储(407)在数据库(150)中，所述坐标与关于要避免的地形段(130)的承载能力不足的信息相关联。
7.根据权利要求5所述的方法(400)，还包括：
基于传感器(120)和地面(110)之间的预测(402)距离与传感器(120)和地面(110)之间的测量(403)距离之间的差异大小，以及车辆(100)的轴载荷和车轮形状，估计(405)确定的(404)地形段(130)的软度值，并且其中，估计的(405)软度值与建立的(406)地理位置的坐标相关联存储(407)在数据库(150)中。
8.根据权利要求6或7所述的方法(400)，还包括：
确定(410)一时刻并存储(407)确定的(410)时刻，其与数据库(150)中建立的(406)地理位置的坐标相关联；以及当从确定的(410)时刻起已经经过预定的时间段时，从数据库(150)删除信息。
9.用于地面承载能力分析的系统(500)；其中，所述系统(500)包括：
根据权利要求1-4中任一项所述的控制单元(210)；
配置为测量距离的传感器(120)。
10.根据权利要求9所述的系统(500)，还包括：
地理定位单元(230)，其配置为建立地形段(130)的地理位置；以及
数据库(150)，其配置为存储建立的地理位置的坐标，其与关于地形段(130)的承载能力不足的信息相关联。
11.一种计算机可读存储介质，包括：具有程序代码的计算机程序，当在根据权利要求1-4所述的控制单元(210)中执行所述计算机程序时，该程序代码用于执行根据权利要求5-8中任一项所述的方法(400，600)。
12.一种车辆(100)，包括：根据权利要求1-4任一项所述的控制单元(210)。
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