CN110239567A - 拖车反向引导图形 - Google Patents

Abstract

一种车辆、系统和方法，其用于沿着选定路径转向通过挂接装置附接到车辆的拖车。车辆的显示器示出拖车后面的视图。处理器将拖车的预测路径和拖车的瞬时路径投影到显示器上。预测路径受到车辆的转向角和挂接角的影响，而瞬时路径受到挂接角的影响。转向系统用于改变车辆处的转向角以调节预测路径，其中预测路径在瞬时路径上的影响使拖车的瞬时路径与选定路径对准。

Description

拖车反向引导图形

引言

本主题公开涉及用于车辆辅助驾驶的系统和方法，并且具体地涉及在向后驾驶时帮助引导拖车或牵引负载的系统。

当车辆牵引拖车并向前移动时，施加到拖车的力协作以将拖车保持在车辆后面的已知位置。然而，当倒车时，车辆对拖车的控制较少，因为由车辆施加到拖车上的力通常偏心，导致拖车移动到车辆的一侧或另一侧。补偿这种侧向运动通常取决于驾驶员的能力。因此，希望提供一种系统和方法，其帮助驾驶员在倒车时保持对拖车的控制。

发明内容

在一个示例性实施例中，公开了一种通过挂接装置沿选定路径转向附接至车辆的拖车的方法。该方法包括从车辆施加力以经由挂接装置推动拖车，在车辆的显示器处将拖车的预测路径投影到投影视图上，其中预测路径受到车辆处的转向角和挂接角的影响，将拖车的瞬时路径投影在显示器上，其中瞬时路径受到挂接角的影响，并且转向车辆以移动预测路径的位置，其中预测路径在瞬时路径上的影响使得拖车的瞬时路径与选定路径对准。

除了在此描述的一个或多个特征之外，该方法进一步包括通过确定在给定当前挂接角和当前转向角的选定距离处拖车与车辆之间的预测挂接角来确定预测路径。拖车的瞬时路径可以基于拖车和车辆之间的当前挂接角来确定。摄像机可以附接在拖车的后端和车辆的侧视镜中的一个上。拖车的预测路径可用于提供折叠状况的视觉指示。视觉指示可以包括以下各项中的至少一项：减小预测路径的长度，使预测路径交替闪烁，以及在显示器处合并预测路径和瞬时路径的显示。

在另一示例性实施例中，公开了一种用于转向附接至车辆的拖车的系统。系统包括车辆和拖车之间的挂接装置、显示器、处理器和转向系统，其中车辆通过挂接装置推动拖车，显示器示出拖车后面的视图。处理器被配置为将拖车的预测路径投影到显示器处的视图上，其中预测路径受到车辆处的转向角和挂接角的影响，并且将拖车的瞬时路径投影到显示器上，其中瞬时路径受到挂接角的影响。转向系统被配置为改变车辆处的转向角以调整预测路径，其中预测路径在瞬时路径上的影响使拖车的瞬时路径与选定路径对准。

除了在此描述的一个或多个特征之外，处理器通过当拖车移动给定当前挂接角和当前转向角的选定距离时计算拖车和车辆之间的预测挂接角来确定预测路径。处理器可以基于当前挂接角来确定瞬时路径。摄像机可以附接在拖车的后端和车辆的侧视镜中的一个上。处理器可以基于预测挂接角在显示器处提供折叠状况的视觉指示。在各种实施例中，视觉指示包括以下各项中的至少一项：预测路径的长度减小，预测路径的闪烁，以及在显示器处的预测路径和瞬时路径的显示的合并。

在又一示例性实施例中，公开了一种车辆。车辆包括用于将拖车附接到车辆上的挂接装置、显示器、处理器和转向系统，其中车辆通过挂接装置推动拖车，显示器配置为显示拖车后面的视图。处理器被配置为将拖车的预测路径投影到显示器处的视图上，其中预测路径受到车辆处的转向角和挂接角的影响，并且将拖车的瞬时路径投影到显示器上，其中瞬时路径受到挂接角的影响。转向系统被配置为改变车辆处的转向角以调整预测路径，其中预测路径在瞬时路径上的影响使拖车的瞬时路径与选定路径对准。

除了在此描述的一个或多个特征之外，处理器通过在给定当前挂接角和当前转向角的情况下移动元件移动选定距离时预测拖车和车辆之间的挂接角来确定预测路径。处理器可以基于当前挂接角来确定瞬时路径。摄像机可以附接在拖车的后端和车辆的侧视镜中的一个上。处理器可以基于预测挂接角在显示器处提供折叠状况的视觉指示。在一个实施例中，折叠状况的视觉指示使用拖车的预测路径。在各种实施例中，处理器将视觉指示提供为以下各项中的至少一个：预测路径的长度的减小，预测路径的闪烁，以及在显示器处的预测路径和瞬时路径的合并。

通过以下结合附图的详细描述，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点是显而易见的。

附图说明

其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下详细描述中，详细描述参考附图，在附图中：

图1示出了根据各种实施例的牵引拖车的车辆；

图2示出了包括车辆和拖车的车辆系统；

图3示出了具有用于确定拖车的运动的相关参数的图2的系统的原理图；

图4示出了在车辆的显示器处示出的拖车后面的区域的示意图；以及

图5示出了指示拖车和车辆之间的折叠状况的显示器的示意图。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开及其应用或使用。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

根据示例性实施例，图1示出了根据各种实施例的牵引拖车104的车辆102。车辆102通常包括底盘12、车身14、前轮16和后轮18。车身14布置在底盘12上并且基本上包围车辆10的部件。车身14和底盘12可共同形成框架。轮子16和18分别在车身14的相应角部附近可旋转地联接到底盘12。拖车104通常通过刚性连接连接到车辆102。

在各种实施例中，车辆102可以是直接响应于驾驶员的输入或命令的非自主车辆。在其他实施例中，车辆102是包括结合在其中的轨迹规划系统100的自主车辆，轨迹规划系统100确定用于自动驾驶车辆102的轨迹规划。自主车辆可以是例如被自动控制以将乘客从一个位置运送到另一个位置的车辆。在各种实施例中，自主车辆可以是所谓的四级或五级自动化系统。四级系统表示“高度自动化”，指的是自动驾驶系统对动态驾驶任务的所有方面的特定驾驶模式性能，即使人类驾驶员没有适当地响应干预请求。五级系统表示“完全自动化”，指的是在可由人类驾驶员管理的所有道路和环境状况下的动态驾驶任务的所有方面的自动驾驶系统的完全时间性能。在所示实施例中，车辆102被描述为卡车，但是应当理解，也可以使用包括客车、运动型多用途车(SUV)、休闲车(RV)等的任何其他车辆。

如图所示，车辆102通常包括推进系统20、传动系统22、转向系统24(例如方向盘)、制动系统26、传感器系统28、致动器系统30、至少一个数据存储装置32和至少一个控制器。在各种实施例中，推进系统20可以包括内燃机、诸如牵引马达的电动机器、和/或燃料电池推进系统。传动系统22配置为根据可选择的速度比将动力从推进系统20传递到车轮16和18。根据各种实施例，传动系统22可以包括有级比率自动变速器、无级变速器或其他适当的变速器。制动系统26配置为向车轮16和18提供制动扭矩。在各种实施例中，制动系统26可以包括摩擦制动、线控制动，诸如电动机器的再生制动系统和/或其它适当的制动系统。转向系统24影响车轮16和18的方向(212，图2)或角δ。

车辆102可以包括传感器系统28，传感器系统28包括一个或多个感测装置40a-40n，其感测车辆102的外部环境和/或内部环境的可观察状况。感测装置40a-40n可包括但不限于位于车辆102或拖车104的若干位置处的摄像机、数码摄像机、摄影机等。致动器系统30包括一个或多个致动器装置42a-42n，其控制一个或多个车辆特征，例如但不限于推进系统20、传动系统22、转向系统24和制动系统26。在各种实施例中，车辆102的特征可以进一步包括内部和/或外部车辆特征，例如但不限于门、行李箱、和舱室特征，例如空气、音乐、照明等(未编号)。

车辆102的控制器34包括至少一个处理器44和计算机可读存储设备或介质46。处理器44可以是任何定制的或商业上可获得的处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、与控制器34相关联的几个处理器中的辅助处理器、半导体基的微处理器(以微芯片或芯片组的形式)、宏处理器、其任何组合、或通常用于执行指令的任何装置。例如，计算机可读存储设备或介质46可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和磨损修正系数存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储。KAM是永久或非易失性存储器，其可用于在处理器44断电时存储各种操作变量。可以使用诸如PROM(可编程只读存储器)，EPROM(电PROM)，EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)，闪存或任何其它能够存储数据的电、磁、光或组合存储设备(在控制器34控制车辆102时，其中一些代表可执行指令)之类的多种已知存储设备中的任何一种来实现计算机可读存储设备或介质46。

指令可以包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。当由处理器44执行指令时，接收和处理来自传感器系统28的信号，执行用于自动控制自主车辆的部件的逻辑、计算、方法和/或算法，并产生到致动器系统30的控制信号以基于逻辑、计算、方法和/或算法自动控制自主车辆的部件。尽管在图1中仅示出了一个控制器34，但是自主车辆的实施例可以包括任何数量的控制器34，这些控制器34通过任何合适的通信媒介或通信媒介的组合进行通信并且协作以处理传感器信号，执行逻辑、计算、方法和/或算法，并且生成控制信号以自动控制自主车辆的特征。在各种实施例中，处理器44控制致动器装置42a-42n以沿着计算出的路径移动车辆102，以便控制拖车104到选定位置的运动。

车辆102还可以包括显示器50，其显示由各种传感器40a-40n获得的图像，特别是通过摄像机获得的图像。显示器50还可以根据关于车辆10进行的各种计算来投影或覆盖路径指引，以便允许驾驶员基于由指引提供的视觉提示来操纵拖车104，如下所述。各种计算的结果可以包括拖车104的预测路径和拖车104的瞬时路径。

图2示出了包括车辆102和拖车104的车辆系统200。拖车104从车辆102接收其原动力。拖车104在位于车辆102后部的挂接装置206处附接到车辆102。在替代实施例中，拖车104可以附接在车辆的前端。挂接装置206通常沿车辆102的纵向轴线208定位。挂接角θ限定了车辆102的纵向轴线208与拖车104的纵向轴线210之间的角，其通常在挂接装置206处相交。挂接装置206可包括测量挂接角θ并向处理器(44，图1)提供挂接角θ的传感器。当车辆102正在倒车时，由于车辆102和拖车104的不稳定配置，由车辆102通过挂接装置206施加到拖车104的推力通常导致拖车104转向一侧或另一侧。

在此公开的系统200提供了一种在车辆102正在倒车时控制拖车104的运动的方法。系统200包括捕捉拖车后面的区域的图像的摄像机214。如图2所示，摄像机214位于拖车204的后部。在替代实施例中，摄像机214可位于例如车辆102的侧镜或拖车104的车顶上。在各种实施例中，摄像机214是拖车104或车辆102中的永久固定装置。所捕获的图像可以被传输到车辆102的处理器(44，图1)。处理器(44，图1)执行计算，用于在车辆102正在倒车时控制拖车的运动，如下所述。

图2示出了第一路径220，第一路径220基于拖车104和车辆102之间的选定挂接角θ指示拖车104的瞬时路径。第二路径222表示基于车辆102的挂接角θ和转向角δ的拖车104的预测路径。线224表示第一路径220的曲率半径，而线226表示第二路径222的曲率半径。

在各种实施例中，处理器(44，图1)执行计算以确定第二路径222，即基于力的对准来预测拖车104的路径。计算包括车辆102和拖车104的各种尺寸以及车辆102和拖车104的各种角。具体地，该计算确定在距拖车204的当前位置选定距离d处的预测挂接角θ_d，如方程式(1)-(4)中所示：

其中

如图3所示的车辆-拖车配置的原理图300中所示的方程式(1)-(4)的参数。参数l_w是车辆102的轮距的长度，l_h是挂接装置的长度，l_tr是拖车104的长度，l_wt是拖车104的宽度。角θ是车辆102的纵向轴线208与拖车104的纵向轴线210之间在挂接装置206处的挂接角。角δ是车辆102的转向角，或者换言之是车辆102的纵向轴线208与车辆102的前轮16的方向212之间的角。

图4示出了拖车后面的区域402的示意图400，该区域由摄像机(214，图2)捕获，并在诸如车辆102的显示器(50，图1)处的适当显示器处示出。在一个实施例中，驾驶员可以使用在显示器中所示的表面上绘制的线来控制拖车的运动。视图400包括覆盖在该区域上的第一对指引404，第一对指引404表示基于当前挂接角θ的拖车的瞬时路径。还示出了第二对指引406，其表示基于由方程式(1)-(4)计算的当前挂接角θ和当前转向角δ的拖车的预测路径。第一对指引404和第二对指引406可以在显示器处通过适当的标记在视觉上区分，例如通过不同的颜色，不同的格式(虚线对实线)等。为了说明的目的还示出了拖车的选定位置或目的地420，该拖车可由当前未与瞬时路径对准的选定路径到达。出于说明的目的，示出了距拖车后部的距离d。第一对指引404和第二对指引406在距离d处分开一个量Δ。当拖车向后移动(减小d)时，第一对指引404(即，瞬时路径)倾向于调整其自身以与第二对指引406(即，预测路径)对准。使用方向盘和显示器处的指引，驾驶员可以改变转向角δ以调节第二对指引路径406，由此由于其在倒车期间使其自身与第二对指引406对准的趋势而使第一对指引404改变。驾驶员(通过方向盘)改变第二对指引406，以便使第一对指引404(其沿着第二对指引406连续地对准)沿着拖车104选定的或期望的路径到达选定的目的地420。第一对指引404和第二对指引406因此在将拖车104返回到期望位置或目的地420的选定转向角上指示驾驶员。

图4中还示出了车辆102的挂接角θ指示器408。挂接角指示器408可对应于由传感器在挂接装置206处测量的挂接角。挂接角θ由挂接角指示器408表示，挂接角指示器408由挂接角极限410和412限定。当挂接角指示器408在这些挂接角极限410和412之间时，拖车相对于车辆处于可控制的角位置。然而，当挂接角指示器408满足这些挂接角极限410和412时，拖车和车辆发现它们自身处于折叠状况，在折叠状况中拖车的控制被减小或丢失。

图5示出了表示拖车104和车辆102之间的折叠状况的显示器的示意图500。挂接角指示器408与左挂接角极限410相对。为了指示折叠状况，显示器显示具有与当不处于折叠状况时不同的标记的瞬时路径，例如，通过将颜色改变为红色，在屏幕上闪烁预测路径，或在屏幕上裁剪或缩短指引预测路径以指示警告。在一个实施例中，显示器示出用于各种警告阶段的警告信号，以警告驾驶员折叠状况，从而可以避免这种状况。

当预测挂接角θ_d等于折叠角(即，θ_d＝θ_jk)时，出现第一警告阶段。在第一警告阶段，第二对指引406(与预测路径相关)以折叠角显示。然而，第二对指引406中没有一个被裁剪。

当预测挂接角超过折叠角(即，θ_jk＜θ_d＜(115％)*θ_jk)时，出现第二警告阶段。在第二警告阶段，第二对指引406以折叠角显示，并且第二对指引406的长度减小或裁剪达选定裁剪极限。在各种实施方案中，裁剪极限为约2米。裁剪通常指的是减少或移除指引中距离拖车最远的部分。然而，应当理解，裁剪极限可以是任何期望的量。实际的减小量与预测挂接角超过折叠角的程度成线性比例，当挂接角等于折叠角时，减小量为0米，当预测挂接角等于115％折叠角时，减小量为2米(或裁剪极限)。

当预测挂接角超过115％折叠角并且当前挂接角小于折叠角(即，θ_d＞(175％)*θ_jk且θ_current＜θ_jk)时，出现第三警告阶段。在第三警告阶段，第二对指引406以折叠角显示，并被裁剪到裁剪极限。另外，第二对指引406将以选定的闪光速率闪光，例如以2Hz。

当预测挂接角超过115％折叠角并且当前挂接角大于或等于折叠角(即，θ_d＞(115％)*θ_jk且θ_current＞＝θ_jk)时，出现第四警告阶段。在第四警告阶段，第二对指引406与第一对指引404合并，并变成为第一对指引404的长度的实心红线。换句话说，不发生裁剪。此外，不发生闪烁。

尽管已经参考示例性实施例描述了上述公开，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其元件。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，本发明旨在不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种通过挂接装置沿着选定路径转向附接至车辆的拖车的方法，包括：

从所述车辆施加力以经由所述挂接装置来推动所述拖车；

在所述车辆的显示器处将所述拖车的预测路径投影到所述投影视图上，其中所述预测路径受到所述车辆处的转向角和挂接角的影响；以及

将所述拖车的瞬时路径投影到所述显示器上，其中所述瞬时路径受到所述挂接角的影响，其中所述预测路径和所述瞬时路径之间的差指示用于沿所述选定路径移动所述拖车的转向调节。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过在给定当前挂接角和当前转向角的选定距离处确定所述拖车与所述车辆之间的预测挂接角来确定所述预测路径。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于所述拖车与所述车辆之间的当前挂接角来确定所述拖车的所述瞬时路径。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用所述拖车的所述预测路径来提供折叠状况的视觉指示。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述视觉指示包括以下各项中的至少一项：(i)减小所述预测路径的长度；(ii)使所述预测路径交替闪烁；以及(iii)在所述显示器处合并所述预测路径和所述瞬时路径的所述显示。

6.一种用于转向附接至车辆的拖车的系统，包括：

所述车辆与所述拖车之间的挂接装置，其中所述车辆通过所述挂接装置推动所述拖车；

显示器，其示出所述拖车后面的视图；以及

处理器，其配置为：

将所述拖车的预测路径投影到所述显示器处的所述视图上，其中所述预测路径受到所述车辆处的转向角和挂接角的影响，以及

将所述拖车的瞬时路径投影到所述显示器上，其中所述瞬时路径受到所述挂接角的影响，其中所述预测路径和所述瞬时路径之间的差指示用于沿所述选定路径移动所述拖车的转向调节。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理器进一步被配置为，当所述拖车移动给定当前挂接角和当前转向角的选定距离时，通过计算所述拖车与所述车辆之间的预测挂接角来确定所述预测路径。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理器进一步被配置为基于当前挂接角来确定所述瞬时路径。

9.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理器进一步被配置为基于所述预测挂接角来提供所述显示器处的折叠状况的视觉指示。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器进一步被配置为提供所述视觉指示，所述视觉指示是以下中的至少一个：(i)所述预测路径的长度减小；(ii)所述预测路径的闪烁；以及(iii)在所述显示器处的所述预测路径和所述瞬时路径的所述显示的合并。