CN110730932A - 改良型道路引导系统 - Google Patents

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Abstract

一种改良型道路引导系统在道路中提供引导组件作为沿着道路引导车辆的构件，同时对车辆供应重要信息以安全有效的方式提升车辆的自主性操作。该系统包括至少三个部件：(1)使用覆盖道路的“发射器分道线条”，其对通行的车辆同时提供直接引导指示和延伸的激发/发射场域；(2)使用设置在车辆上、且调适用以与发射器分道线条互动以于行车道内定位车辆并且提供车辆操作之其他信息性数据的线性排列的天线数组系统；及(3)使用多端口接收器单元，其与天线数组和主要车辆的引导系统配合作业以优化车辆的自主性操作。

Description

改良型道路引导系统
技术领域
本发明一般是关于加强自动驾驶车辆和非自动驾驶车辆的操作，且更特别是关于一种用于辅助自动驾驶车辆和非自动驾驶车辆在公共或非公共道路上的安全及有效率操作的改良型道路引导系统。
背景技术
许多公司正在为了各种应用而开发于作为现有道路上商用及个人用的自动驾驶车辆，包括但不限于个人出租车服务、外送货车服务等。根据本发明，自动驾驶车辆是可以在无人类驾驶者下操作的车辆。这种车辆可经设计以利用车载计算机和被设计成以像是存在人类操作者的相同方式操作车辆的侦测器系统来操作。可预见到自动驾驶车辆网络将很快变得可行，类似于出租车、公交车或货车网络，从而用户能够请求自动驾驶车辆让乘客上车、运输及下车，或载送和运送包裹等。或者，用户能够拥有自动驾驶车辆作为个人使用，并使用它来进行一般任务，例如上下班、跑步任务、让孩子在学校下车、旅行之用等。
目前在开发中和在测试阶段的自动驾驶车辆一般是利用多种系统以在无人类驾驶者下操作车辆。首先，利用标准卫星定位系统(Global Positioning System，GPS)来规划车辆路径。考虑行程的起始点和目的地，GPS决定最佳路径。然而，自动驾驶车辆也需要系统来辨识在车辆操作期间的路径的动态条件。这种系统被称之为加强型GPS，其可利用技术数组(例如相机、侦测器、雷达、激光雷达和雷射)来提供汽车在操作期间的三维视景。这种系统可持续追踪汽车周围的其他车辆，侦测车体周围或正前方道路中的障碍物或损害，以及决定路的边缘、将到来的转弯、升坡或降坡的位置，并且评估汽车前方、后方和周围的一般道路情况。自动驾驶车辆也需要在车内有置中式系统来处理GPS和加强型GPS所提供的信息、以及各种其他侦测器，并且利用已处理的信息来自动地操作该汽车。这种系统一般会包括计算机局域网络(Computer Area Network，CAN)总线。
非自动驾驶车辆(亦即由人类驾驶者操作的车辆)也会利用类似的技术来支持人类驾驶者。举例而言，数十年来车辆已经使用各种形式的巡航控制。更近年来，汽车皆已配备有可自动并行停靠汽车的系统。许多现代的汽车现在配备有可在汽车开始偏离高速公路的行车道时辅助驾驶者、或在汽车太靠近其前方汽车时制动汽车、或在前方道路中有物体时警示驾驶者的系统。
尽管已经进行了大量工作来开发视觉、激光雷达、雷达和其他技术以使车辆(无论是自动驾驶还是半自动驾驶)具能够更可靠地处理所需要的导航任务，但是这些努力却因现有用以操作自动驾驶车辆的技术而受阻碍，包括现有技术无法在恶劣的天气期间(例如下雨、冰雹、雪、雾等)或是在明亮的阳光反射、道路照明不当、或是在例如树叶或积雪之类的物体漂移而覆盖或遮盖了传统的道路标记、道路边缘、或在道路本身的磨损、损坏或障碍物处可靠地作用，其更不用说要克服不可避免的道路标记或一般为相机、雷射、雷达、激光雷达等所使用的其他辨识物的褪色和劣化来处理道路的动态情况了。此外，在自动驾驶车辆上的相机和侦测器偶尔会被例如灰尘、雪或烟等覆盖或阻挡，或者可能因一般性磨损或意外而故障，因此需要备用系统来确保车辆的安全和有效率操作。正如同人类驾驶者在遇到被雪覆盖的道路时，需要仰赖替代的引导方法(例如藉由利用先前车辆行驶的轮胎轨迹)来确保他们正驾驶在道路上，根据本发明的改良型道路引导系统(Improved RoadwayGuidance System，IRGS)是是被设计作为主要自动驾驶车辆的补充道路引导来源，但同时也有益于人类驾驶的车辆。
因此，需要一种利用道路的条件或是影像这些车辆操作的其他因子、以安全且有效率的方法来辅助自动驾驶车辆或甚至是半自动驾驶车辆操作、同时可避免现有引导系统的缺点的系统。
发明内容
根据本发明的一种加强型道路引导系统(IRGS)是是于道路中或邻近处提供引导组件作为沿着道路引导车辆的装置，同时对车辆供应重要信息而以安全且有效率的方式加强车辆的自动驾驶操作。本发明的IRGS在实体实施例、实体布置、激发的类型和方法以及有目的性和专用性的调变量据流(超越了简单的本地化)上与属于车载侦测器技术的现有道路引导装置不同，其最终对自动驾驶车辆提供暗示性或明示性的指令。
根据本发明的IRGS的较佳实施例，该系统包括至少三个新颖部件：
(1)使用覆盖的道路组件(下文称之为“发射器分道线条”)，其经外部激发/无线启动，以新颖的形式提供一延伸无线射频发射场域，其同时对邻近的自动驾驶车辆或非自动驾驶车辆提供直接导引辅助、指示和信息；
(2)使用线性配置的多个方向性天线数组系统，其设于车辆上且用于与发射器分道线条互动以在一道路或一行车道中定位车辆，并且提供车辆操作用的其他信息性数据；及
(3)使用多端口接收器/数据译码器接口单元(接收器单元)，其与天线数组和主机车辆的引导系统作用，以优化车辆的自动操作。
根据本发明的实施例，道路引导系统包括多个发射器分道线条，每一发射器分道线条构成发射一无线讯号，其中所述多个发射器分道线条构成在行驶方向中沿一道路分开间隔设置，例如，沿着道路的行车道的中线及/或左侧和右侧边缘。
在本发明的一态样中，每一发射器分道线条所传送的无线讯号包括：(i)识别道路上所述发射器分道线条的置放位置的位置数据；及(ii)提供有关该发射器分道线条所在处的道路部分的信息的信息性数据。举例而言，每一发射器分道线条所传送的位置数据可与每一发射器分道线条是否置位于道路行车道的左侧边缘上、行车道的右侧边缘上、或行车道的中线中相关联。每一发射器分道线条所传送的信息性数据可与邻近该发射器分道线条的行车道部分是否为直线、弯向左、弯向右、上升或下降相关联。更甚者，所述多个发射器分道线条的一或多个发射器分道线条的无线讯号可包括警示数据，其与例如行车道内的允许行车方向、邻近该发射器分道线条的将到来道路的整体交通数据，将到来道路的情况、临时减速指令和行车道封闭导致需切换将到来的车道相关联。
根据本发明的实施例，道路引导系统包括一组发射器分道线条，每一发射器分道线条发射一无线讯号，其中该组发射器分道线条是是沿着道路行车道中线分开间隔设置。位于车辆上的天线数组可与发射器分道线条互动，以相对于发射器分道线条定位和保持该车辆，进以使该车辆保持位于行车道中央、或依需要暂时偏离。
根据本发明的实施例，道路引导系统包括一第一组发射器分道线条和一第二组发射器分道线条，该第一组的每一发射器分道线条构成发射一第一无线讯号，该第二组的每一发射器分道线条构成发射一第二无线讯号。在本发明的一实施例中，第一组发射器分道线条构成沿着道路行车道的一第一边缘线分开间隔设置，第二组发射器分道线条构成沿着道路行车道的一第二边缘线分开间隔设置。置于车辆上的天线数组可与第一组和第二组发射器分道线条互动，以使车辆定位和保持于发射器分道线条之间，基本上使车辆保持位于行车道中央。
根据本发明的实施例，道路引导系统包括沿着道路行车道中线及/或沿着行车道左侧边缘和右侧边缘的发射器分道线条。位于车辆上的天线数组可与每一组发射器分道线条互动以使车辆定位和保持于行车道中央。
根据本发明实施例的天线数组包括彼此分隔且相对于道路行驶方向侧向设置于车辆上的多个天线。根据较佳的操作方法，天线与设于道路上的发射器分道线条互动，以根据自发射器分道线条接收的信息性数据于道路上定位车辆，并且依需要调整车辆的操作。最好是，天线数组是置位在车辆的上侧、朝向车辆的前端。更好是，天线数组是置位在车辆前轴前方。最好是，天线数组包括至少三个天线，其中一第一天线置位在车辆左侧，一第二天线置位在车辆右侧，且一第三天线置位在车辆中央。更好是，天线数组包括五个天线，其中一第一天线置位在车辆左侧，一第二天线置位在车辆右侧，且第三、第四和第五天线是相对于车辆中央而侧向设置。
另一种使用根据本发明的道路引导系统的方法包括下列步骤：从一车辆发送射频(Radio Frequency，RF)脉冲(例如，经由天线数组中的天线)，在发送RF脉冲后侦测车辆是否接收到回传讯号，比较所接收的回传讯号，以及对车辆计算机发送转向修正和补充数据，以调整该车辆的位置。
参考如附图中所描述和强调的实施例及其特征说明，将更清楚理解本发明的这些和其他目的、特征与优势。
附图说明
图1说明根据本发明实施例的例示发射器分道线条；
图2说明根据本发明实施例、安装有如图1的多个发射器分道线条的双车道、双向道路的道路引导系统的组件；
图3说明根据本发明实施例、安装有如图1的多个发射器分道线条的双车道、双向道路的另一道路引导系统的组件；
图4说明根据本发明实施例、安装有如图1的多个发射器分道线条的四车道、双向道路的另一道路引导系统的组件；
图5说明根据本发明实施例、安装有如图1的多个发射器分道线条的四车道、双向道路的另一道路引导系统的配置。
图6说明根据本发明实施例、安装有如图1的多个发射器分道线条的四车道、双向道路的另一道路引导系统的配置；
图7A说明根据本发明实施例的具有天线数组的车辆的左示意图；
图7B说明根据本发明实施例的具有如图7A所示天线数组的车辆的上示意图；
图7C说明根据本发明实施例的具有如图7A所示天线数组的车辆的右示意图；
图8说明根据本发明实施例的使用道路引导系统的例示方法的流程图；
图9说明根据本发明实施例的有关车辆的道路引导系统的组件的示意说明；
图10说明根据本发明实施例的构成安装在道路上的道路引导系统的例示发射器分道线条的组件的示意说明。
具体实施方式
在更详细说明各个实施例之前，应理解本发明并不限于所说明的特定实施例。亦要理解本说明书所述的方法和装置可针对所要处理的应用而经适当调适和修饰，而且本说明书所述的装置、系统和方法也可应用于其他合适的应用中，这些其他增补和修饰并不悖离其范畴。
虽然在不同图式中已经显示了各种特征以求简化，但本发明所属技术领域的技术人员应理解这些不同特征可加以组合，其并不悖离本发明的范畴。
图1说明了根据本发明实施例的例示发射器分道线条100。发射器分道线条100包括一主动发射器102，其操作上经由一共同无线射频(RF)馈送线106连接至多个天线104。主动发射器102包括经由馈送线106对天线104传送指示及/或讯号所需的组件和电路。根据来自主动发射器102的指示及/或讯号，天线104可同时发射一或多个无线RF讯号(或其他的无线讯号类型)。
根据本发明实施例，较佳的发射器分道线条100可包括包含一或多个天线104的大表面积结构。相较于“RFID”或“库存控制(Inventory Control)”RF应答标签，在本发明的道路引导系统中使用的发射器分道线条100最好是比典型RF应答“标签”大了数个数量级，主要是因为有关自动驾驶车辆操作的天线系统的不同目的和不同设计之故。虽然发射器分道线条100可为自供电(例如经由太阳能)，但发射器分道线条100一般不是自供电的。反而是，发射器分道线条100的较佳实施例仰赖于自一行驶车辆接收的能量脉冲的外部激发，其可传送来自设置于其上的天线数组720的这类脉冲，下文将更详细说明。最好是，能量脉冲是RF传送脉冲。能量脉冲可以被捕捉、整流、滤波并且转换为可用的能量以启动主动发射器102。不同于仅在同时激发期间操作的RFID和其他类型的应答标签，发射器102可具有整合等级的电容或其他储存方法，其在容量上足以使得足够的能量被储存在发射器102本身内、或关于发射器102(例如在天线输出和主动发射器的一部分之间)，以确保有充足的功率可使发射器102完成对一行驶车辆的一或多次传送。在这方面，每一发射器分道线条100含有瞬时能量储存组件，其可捕捉并接着利用任何过剩的激发功率。
发射器分道线条100可依各种因子而设有不同尺寸、线性形状、及/或操作长度，包括但不限于：所用的道路类型、道路上一般面临的交通量、道路的典型天气条件、以及道路的一般性设计和条件(例如弯曲、升起、下降、高速或低速、铺面或土质路等)。发射器分道线条100以及主动发射器102的尺寸和长度也可辅助保持发射器102依所欲操作而被适当充电。举例而言，长度长的发射器天线104(例如，长度多达约10至20尺)可从每一行驶车辆捕捉多个激发脉冲，以及从其他相邻车辆潜在添加的并发脉冲也将被共同接收。每一发射器分道线条100更包括瞬时能量储存组件，其可捕捉并接着利用任何过剩的激发功率。针对特定道路使用所选择的发射器/天线类型可部分由行经道路的车辆的尖峰速度来决定。举例而言，在为低交通速度设计的城市街道中，发射器天线104可一般减少其长度，且仍为(较慢速)通过的交通提供充足的机会，以为每一行驶车辆提供比高速道路(例如有限制通行的高速公路)可提供的(在高速下)更多的脉冲。
发射器分道线条100可为一“中线”条带，其中车辆是设计成在置位于行车道中央下方的一系列发射器分道线条100上行驶，并且利用本说明书所述方法来使汽车置中在该系列发射器分道线条上方，已使该车辆保持置中在行车道内。或者，发射器分道线条100可被使用于内车道条带或外车道条带，其中车辆是被设计成在车道条带之间，保持在车辆左侧有一系列发射器分道线条，且在车辆右侧有另一系列发射器分道线条，并且理想上使车辆置中在其间。在替代实施例中，可仅有边缘线发射器分道线条；更甚者，实施例可同实例用所有发射器分道线条类型的组合，亦即：一内部发射器分道线条、一外部发射器分道线条、及一中线发射器分道线条。
在根据本发明实施例的道路引导系统的操作中，车辆是驾驶于或通过道路上所设的发射器分道线条上方。无线讯号会在发射器分道线条和车辆之间交换，车辆最好是包括一天线数组，其可自每一发射器分道线条接收讯号，下文将更详细说明。当车辆上的天线接收到来自一发射器分道线条的讯号时，信息会被提供至包括一控制器的接收器装置，其可决定车辆相对于车辆正在行驶的行车道中线及/或边缘的位置。可进行车辆操作的适当调整(即转向和制动)。
最好是，可使用多种类型的发射器分道线条来固有地建立冗余性。亦即，若道路有部分受损(或许是因为道路破坏、飘雪或阻碍物)，使得无法从一些发射器读取讯号，则其他发射器将仍可提供充足信息，使得车辆可适当置位在道路上行车道内，并且安全地且有效率操作。在本发明的实施例中，发射器分道线条是沿着道路以分开间隔方式设置在行驶方向中，如图2至图6的一般说明。在本发明实施例中，尤其是那些使用中线发射器分道线条和边缘线发射器分道线条的实施例，发射器分道线条的间隔可为错开的，例如在中线发射器分道线条和边缘线发射器分道线条之间。此外，发射器分道线条的间隔也可依据他们所在的路段而调整，而且是否经由自发射器传送的讯号来提供更频繁信息将会促进车辆的安全和有效率操作。举例而言，在直线路段上发射器分道线条可以彼此间隔更远，而在弯曲路段上(特别是在沿着陡弯处)发射器分道线条则可置放地较靠近在一起。同样地，在停止号志、交通号志或合并车道邻近处，发射器分道线条可以间隔较近，以提供较大机会来经由这些发射器分道线条对车辆传送信息性数据。
更甚者，发射器可加以编程，以根据其在道路上的置放位置及移动车辆将到来的道路特性来提供其他信息。举例而言，发射器分道线条可通知行驶车辆发射器分道线条是位于直线路段上或曲线路段上。若道路是弯曲的，发射器分道线条可提供位置数据，但也可提供“注意”道路正向左或向右弯、以及曲率将是多少，使得车辆可据以制动和转向。更甚者，发射器分道线条可通知行驶车辆道路正在升起或下降、以及其程度和多长，因而可据以调整和维持车辆的操作持。更甚者，发射器分道线条可通知行驶车辆有将到来的交汇道、停止号志、交通号志等。发射器分道线条可进一步根据本发明而编程，以经由从其送出的无线讯号提供暂时性警示，例如，有关将到来的道路的交通或车道封闭的信息，或是有关将到来的道路的状态的信息(例如：意外、道路结冰、落树等)，或是发射器分道线条100也可传载预先编程的信息。
图2根据本发明实施例说明用于双车道、双向道路200的道路引导系统的组件，所述双车道、双向道路具有多个发射器分道线条100A、100B，其沿着道路200的每一行车道210A、210B的中线208A、208B间隔设置。所述多个发射器分道线条中的第一组发射器分道线条100A是沿着道路200的交通的一行车道210A的中线208A间隔设置；同样地，第二组发射器分道线条100B沿着道路200的相对行车道210B的中线208B间隔设置。类似于图2所示配置的道路引导系统配置一般被称为“中央线引导配置”。在这种配置中，车辆是于发射器分道线条上方行驶。在道路引导系统的较佳操作中，车辆保持其相对于发射器分道线条的位置，因此车辆在其沿着行车道移动实是位于发射器分道线条上方中央。
图3根据本发明实施例说明用于双车道、双向道路300的另一种道路引导系统配置的组件，所述双车道、双向道路具有多个发射器分道线条100A、100B、100C，其沿着每一行车道310A、310B的边缘线312A、312B以及沿着分隔行车道310A、310B的中间线314间隔设置。所述多个发射器分道线条中的第一组发射器分道线条100A是沿着行车道310A的边缘线312A间隔设置，边缘线312A实质上是接近行车道310A的移动交通的边界线。同样地，第二组发射器分道线条100B是沿着对面交通的行车道310B的边缘线312B间隔设置，边缘线312B是实质上接近行车道310B的移动交通边界线。第三组发射器分道线条100C是沿着道路300的中间线314间隔设置；如图所示，中间线314是两个行车道310A、310B的共享边缘线。类似于图3所示配置的道路引导系统配置一般是称为“边缘线引导配置”。在这种配置中，车辆是在发射器分道线条之间行驶。在道路引导系统的较佳操作中，车辆保持其相对于边缘线发射器分道线条的位置，使得车辆是在内侧和外侧发射器分道线条之间，且更好是当其沿着行车道移动时是置中在内侧和外侧发射器分道线条之间。
图4是根据本发明实施例说明四车道、双向道路400的另一道路引导系统配置的组件，所述四车道、双向道路具有多个发射器分道线条100A、100B、100C、100D，其沿着道路400的个别行车道410A、410B、410C、410D的中央线408A、408B、408C、408D间隔设置，类似于上述关于图2所描述的中线引导配置。如图所示，左手边的行车道410C、410D是相对于右手边行车道410A、410B的相反方向车道。在图4实施例中，多个发射器分道线条中的第一组发射器分道线条100A和第二组发射器分道线条100B是沿着右手边行车道410A、410B的各自中线408A、408B间隔设置。同样地，第三组发射器分道线条100C和第四组发射器分道线条100D是沿着左手边行车道410C、410D的各自中线408C、408D间隔设置。
图5根据本发明实施例说明四车道、双向道路500的另一种道路引导系统配置的组件，其中四车道、双向道路具有多个发射器分道线条100A、100B、100C、100D、100E、100F，其是沿着每一行车道510A、510B、510C、510D的边缘线512A、512B、512C、512D、512E、512F间隔设置，类似于关于图3所描述的边缘线引导配置。左手边行车道510C、510D相对于右手边行车道510A、510B的相反方向车道。就右手边行车道510A、510B而言，所述多个发射器分道线条中的第一组发射器分道线条100A是沿着一行车道510A的一条边缘线512A间隔设置，而第二组发射器分道线条100B是沿着行车道510A的另一条边缘线512B间隔设置，其为与相邻行车道510B共有的边缘线512B。第三组发射器分道线条100C是沿着行车道510B的另一边缘线512C而设置。类似于右手边行车道510A、510B，对于左手边行车道510C、510D而言，所述多个发射器分道线条中的第四组发射器分道线条100D是沿着一条边缘线512D间隔设置，且第五组发射器分道线条100E是沿着行车道510C的另一边缘线512E间隔设置，其为与相邻行车道510D共有的边缘线512E。第六组发射器分道线条100F是沿着行车道510D的另一边缘线512F间隔设置。
图6是根据本发明实施例说明四车道、双向道路600的另一种道路引导系统配置的组件，所述四车道、双向道路具有多个发射器分道线条100A、100B、100C、100D、100E、100F，其是沿着右手边行车道610A、610B的边缘线612A、612B、612C间隔设置。所述多个发射器分道线条中的第一组发射器分道线条100A是沿着一行车道610A的一条边缘线612A而设置，且第二组发射器分道线条100B是沿着行车道610A的另一边缘线612B间隔设置，其为与相邻行车道610B共有的边缘线612B。所述多个发射器分道线条中的第三组发射器分道线条100C是沿着行车道610B的另一边缘线612C设置。第一组、第二组和第三组发射器分道线条100A、100B、100C是设置在道路600的直线部分616内。在道路600的直线部分616内，行车道610A、610B的行进方向实质上是直的。
如图所示，道路600包括一弯道部分618。在道路600的弯道部分618内，一第四组多个发射器分道线条100D是沿着边缘线612A间隔设置，而第五组多个发射器分道线条100E是沿着行车道610A的另一边缘线612B间隔设置。同样是在道路600的弯曲部分618内，第六组多个发射器分道线条100F是沿着行车道610B的另一边缘线612C间隔设置。在道路600的弯道部分618内，行车道610A、610B的行进方向实质上是弯的。
发射器分道线条100可直接黏着至道路表面，且最好是是利用依序共线的形式。在替代的实施例中，发射器分道线条100可以嵌平在道路内，或是在使用无线射频透明覆盖材料时甚至可完全或部分埋在道路中或覆平道路表面。如前述，发射器分道线条100可针对两种不同目的而使用：(1)作为道路“中线”引导件(中线引导)，及/或(2)作为“道路边缘”引导件(边缘线引导)。特定类型和材料的道路会决定要使用数种不同类型的发射器置放位置中的哪些置放位置。举例而言，对于单一车道(在每一方向中)道路(参见图2)以及在每一方向中具有数个行车道的道路(参见图4)而言，发射器分道线条100可以放置在每一行车道的中间上方。在其他配置中，发射器分道线条100可沿着道路边缘及/或车道之间而设置，如图3和图5所示。行车道边缘发射器分道线条100的使用，最好是是连同道路中央发射器分道线条100一起，对于曲线而言(特别是对于陡弯而言)是最佳的，用以提供一通行车辆适当的信息来将车辆维持在行车道内，并使其保持不会偏向到另一车道中。根据本发明，通向这种道路弯曲部分的发射器分道线条100可以提供车辆关于警示将到来的弯曲处的信息性数据，而恰在弯曲处区域中的发射器会指示曲率大小、弯曲方向、以及将有助于车辆安全操作的其他信息。对于临时的道路车道定义，或作为具有内置冗余性的引导增强，将使用车道中央和道路边缘发射器两种。
如前述，所设置的发射器分道线条为有效“引导”的发射器，其是经设计以于道路上相对于行车道的中央和边缘定位车辆。根据图6所示的道路，这种引导发射器可被称为“直线型”发射器、或“转向”发射器，其是相对于道路正为车辆正在行驶的道路区段做什么而定。更甚者，这种弯曲发射器会被称为“左转”发射器和“右转”发射器。如前述，“直线”发射器会比“转向”发射器设置间隔更大。
特别关于图6，第一、第二和第三组多个发射器分道线条100A、100B、100C可称为“直线道路”发射器。直线道路发射器构成发射RF讯号，其指示发射器来源是一直线道路发射器。RF讯号可替代地藉由具有特定讯号强度、讯号频率、讯号类型、编码指令或任何通知方式来指示发射器特性是一直线道路发射器。
第四、第五和第六组多个发射器分道线条100D、100E、100F被称为“转向”发射器。转向发射器构成发射出指示一发射器讯号来源是一转向发射器的RF讯号，或更特别是，作为一特定程度的转向发射器，该特定程度的转向发射器实质上对应于安装有该转向发射器的道路600的弯道部分618的转向程度。在图6所示实施例中，转向发射器100D、100E、100F可经由发射器讯号指示转向发射器为30度转向发射器(因为道路600的弯道部分618的转向程度是实质上为30°)。这种转向发射器也可通知行驶车辆弯曲部分的方向，亦即道路是向左弯还是向右弯。
根据本发明的发射器100也可构成对行驶车辆提供其他种类的数据。举例而言，发射器100可构成提供一RF讯号，其指示道路行车道内将到来的道路条件(或道路数据)。这些类型的发射器可被称为“指示”发射器。发射器可提供关于行车道内将到来的道路条件的指示，例如、但不限于将到来的发射器的X轴、Y轴和Z轴配置、将到来的发射器的间隔变化、或是道路形状和道路表面类型(例如：铺面、砾石等)。指示发射器也不会与其他发射器类型/功能互斥。因此，发射器分道线条100可同时为例如引导发射器和指示发射器。
如前述，根据本发明的主动发射器102在受激发时是提供了超越使用RF讯号的典型发射供简单无线定位用的有用信息。如本说明书所述，虽然根据本发明的发射器102的确利用了发射器发射供无线定位用，但发射器102也同时以数字调制数据流的形式提供了关键的附加引导信息(例如，直线发射器、转向发射器、指示发射器等)。虽然有许多数据的字段可为发射器102所传送，但用于道路引导系统的全部发射器102(无论其形式和位置)最少可传送两个关键字段。第一个字段是语意上表示何类型发射器的“使用类型”字段。典型的“使用类型”响应会是“道路中央”、“道路左侧边缘”、“暂时性车道转换-右侧边缘”等。这个字段是由与一自动驾驶车辆700相关联的接收器单元724(例如，天线数组720和CAN总线725)所使用，以初始验证传入的数据信息，以于通过之前确认车辆700上的天线位置(例如：中间-中央天线722C)正在接收预期的“中央”类型发射器信息进行处理。第二个数据字段是用于辨识发射器次类型，其一般为与道路相关的信息性上下文描述符，提供车辆700在正常情况下“注意”路上将到来的事物，例如，“直线道路”、“左转30°”、“下降路段100尺”等。此信息可与其他数据交叉检验，例如GPS、转向位置、光学输入等，以对引导系统提供额外的冗余性/验证。
本发明的第三引导方法是使用来自发射器数据传送的额外字段信息。在提供ID“类型”和“附属ID”类型的发射器102外，发射器102也可提供额外的情境相关信息，以允许引导冗余性或直接指示自动驾驶车辆700。其他字段也可用于暗示或明示信息性引导或指令，其直接被发送至主机车辆的引导系统。一个示例是在意外现场或道路中障碍物周围临时改变车辆交通路线，其是藉由置放具有高优先性等级值的临时发射器分道线条100作为例如在当前使用的道路警示灯(roadway flares)。在这方面，发射器102可经编程，无论是从一中央“指令中心”进行远程编程、或是在现场进行编程，以警示车辆将会影响沿着特定路线中行驶的动态情况。自动驾驶车辆700正常地接收来自各种来源的引导数据输入，例如车载侦测器、车辆对车辆(V2V)和车辆对基础设施(V2I)信标、GPS等。根据本发明，道路发射器102也可提供额外的或补充的信息。对于数据输入冲突以及一或多个车辆数据输入的紧急情况感知而言，引导系统必须寻求指令级别的优先性来选择它认为最可靠的输入并分配优先等级。发射器指令讯息将包含与引导“层次结构”中的位置相对应的数值以建立优先等级。当临时情况消除时，发射器102可以被重新编程、或重置回预设或“正常”设定。
虽然是可预见到典型的发射器分道线条配置将以个别形式制造为要被黏着(而非嵌入)到道路表面的非常薄平坦的线条体，但替代的实体实施例将采用从滚动条展开的可挠性“铺开”的纤维或塑料带载体形式，或是使用可连接到一段长度的“泄漏”同轴缆线106的自供电发射器102，其可在建造道路期间依需要临时性地轻易形成暂时性路边边缘定义。根据本发明，这些“暂时性”发射器分道线条会具有与本说明书中一般性描述的固定式发射器分道线条相同的功能能力，并且可同时对一自动驾驶车辆提供边界定义、以及暗示性或明示性的速度、车道偏移、车道分流或其他指示。暂时性发射器分道线条可被连结为区段，各含有不同发射器102以沿着道路改变速度及/或指示(例如：调整速度、偏移回车道等)的不同自供电区段。发射器102可正常地传载固定输出讯息，但具有“现场”闪存能力的变形也可轻易被取代以允许临时性程序更改。
请即参考图7A、图7B和图7C，其说明根据本发明实施例的具有天线数组720的车辆700。如图所示，天线数组720包括多个天线接收器，其于车辆700沿着设有一系列分隔开的发射器分道线条100的道路行驶时与发射器分道线条100互动。在图7A至图7C所述的实施例中，是有五个天线722A、722B、722C、722D、722E(共同称为接收器或天线722)，但也可使用更多或较少的天线，其皆不悖离本发明的精神和原理。的确，可针对更高的分辨率而增加额外的天线。最好是，天线数组包括左一侧边缘天线、一右侧边缘天线、及至少一置中的天线。
根据本发明，天线722构成各自独立地及/或共同地侦测来自发射器分道线条100(例如图1的发射器分道线条)的讯号。天线722彼此分隔开，而且是相对于行驶方向从左到右侧向设置在车辆700上。如图所示，一个天线722A是实质上靠近车辆700的最左侧，而天线722E是实质上靠近车辆700的最右侧。最左和最右侧的天线722A、722E一般称为“外置”天线。如进一步说明者，三个中央天线722B、722C、722D是从左到右置位于车辆700的实质中央部分中。尽管是作为中央天线，但一或多个天线可为比起右侧是位于较靠近车辆700左侧的左侧-中央天线722B，而且一或多个天线可为比起左侧是位于较靠近车辆700右侧的右侧-中央天线722D。一或多个中央天线722C在左到右方向中是实质定位于车辆的中央。这种天线722C可称为中间-中央接收器。
中央天线722B、722C、722D可以紧密分隔，而最外侧的天线722A、722E则可尽可能彼此隔开较大空间。在实施例中，每一天线722可默认其取向，并且被优化为一特定角度和方向。天线722可具有高增益设计，以窄化3dB的波束宽度。在五个天线722中，中央的三个(722B、722C、722D)可向下倾斜，而两个“外置”天线722A、722E则分别朝向其各自道路边缘垂直倾斜，同时以相对于主机车辆的中心线呈90°的角度水平定向。因作此定向，中央天线是设计以接收来自行车道中线的发射器分道线条100的讯号，而外置天线则设计以接收来自各别左侧和右侧边缘线发射器分道线条的讯号。
最好是，天线数组720是置位于车辆700的下侧、朝向车辆700的前端。更好是，天线数组720是置位于车辆700的前轴前方。
最好是，天线数组700中使用的天线722为方向性天线，其设计特性可依应用和需求而调整。每一天线722使用一专用同轴缆线，其连接到接收单元724上的一相对专用输出端口。
天线数组720是用以使车辆700沿着配备有定位和信息性发射器分道线条100的道路定位。每一天线722可独立地与发射器分道线条100互动以收集定位数据，并且与一中央“大脑”共同工作以比较这些个别取得的信息及据以调整车辆700的操绰(例如，相对于行车道的中线、行车道的左右侧边缘线、及道路中的任何障碍物或危险，将车辆700重回正道)。在这方面，天线722是个别及/或整个连接至一接收器单元724，其包括、或操作上连接至一CAN总线725，亦即车辆的引导功能的“大脑”。在实施例中，接收器单元724和CAN总线725是整合的，因此其可以被视为单一单元。最好是，接收器单元724构成接收和处理来自天线722的讯号。经处理的讯号被发送到CAN总线725，其对自动驾驶或半自动驾驶车辆700的运输功能提供驾驶指令及/或路程修正，包括但不限于控制车辆速度、加速度、减速度、转向、制动、防锁定制动系统等的指令。
在操作中，当图7A至图7C的车辆正于具有中线引导配置的道路(例如图2所示道路配置)上行驶时，位于车辆700中央的中央天线722B、722C、722D可以侦测从设置在道路中线208上的所述多个发射器分道线条100A传送的讯号。在正常操作中，当车辆700置中于发射器分道线条100A上方时，中央天线722C会接收到比左侧-中央天线722B或右侧-中央天线722D更高的讯号位准，而且接收器单元724不会给予车辆700转向修正指令。若车辆700向右偏移太远，则左侧-中央天线722B会侦测到来自一或多个发射器分道线条100A的讯号(比中央天线722C和右侧-中央天线722D所侦测到的相对更强的讯号基础)。同样地，若车辆700向左偏移太远，则右侧-中央天线722D会侦测到来自一或多个发射器分道线条100A的讯号(比中央天线722C和左侧-中央天线722B所侦测到的相对更强的讯号基础)。因此，对于行车道210A中央对齐的任何偏离会被天线侦测到并且由接收器单元724决定，其将对CAN总线725发送修正数据。的确，所有三个中央接收器722B、722C、722D可以接收讯号，而且关于哪些天线接收到哪些讯号的各别讯号强度可被用来决定车辆的位置和其相对于行车道最佳中线的位置和定位。
当图7A至图7C的车辆700正在具有边缘线引导配置的道路(例如图3所示的道路配置)上行驶时，位于车辆700的最左侧和最右侧的外置天线722A、722E可侦测到沿着边缘线312A和界定行车道310A的中间线314的多个发射器分道线条100A、100C所传送的讯号。如果车辆700向右偏移太远，则右侧外置天线722E侦测到的来自位于右侧边缘线312A上的一或多个发射器分道线条100A的讯号会比右侧边缘线314上的一或多个发射器分道线条100A有更高的讯号位准。这种讯号可用以决定车辆相对于行车道右侧边缘的定位，并且据以调整车辆的定位。同样地，若车辆700向左偏移太远，则左侧外置天线722A会侦测到来自沿着中间线314的一或多个发射器分道线条100C的讯号。同样，这种讯号可用以决定车辆相对于行车道左侧边缘的定位，并且据以调整车辆的定位。最佳地，接收器单元724可比较分别自左侧和右侧天线722A和722E所接收的讯号位准，并且对CAN总线725发送一修正指令。在这种模式中，接收器单元724寻找从左侧和右侧天线722A、722E相同的天线输出，并且定位车辆700，使得其置中在行车道的左侧和右侧边缘之间，导致对接收器单元724的平衡输入讯号位准的重新建立。因此，相对于行车道内的中央对齐、或行车道310A的边缘的对齐的任何偏移皆可被侦测和考虑。此操作实质上与在具有边缘线引导配置、且在相同方向形式的多车道的道路(例如图6所示的道路配置)上行驶的车辆700相同。
根据本发明实施例，天线数组720中的所有天线722可用以接收来自道路中所有发射器分道线条100的讯号，无论发射器分道线条100是位于行车道的中线、左侧边缘线或右侧边缘线。接收器单元724会比较每一天线722所接收的讯号，以优化决定车辆在行车道内的位置。
图8说明了根据本发明实施例的例示方法800的流程图，该方法构成为接收器单元724所应用。方法800开始于步骤826，发射器单元724的端口对潜在的发射器(例如图1的发射器分道线条100)发送RF脉冲。接着，在步骤828，接收器单元724经由天线722侦测是否接收到来自任何发射器的回传讯号。若否，该方法返回对潜在发射器发送RF脉冲(步骤826)，并且再次到步骤828侦测回传讯号；若是，则于步骤830，接收器单元724决定所侦测的讯号是否是经由外置天线(例如：图7的左侧天线722A和右侧天线722E)而于车辆的一侧上接收，或是经由一或多个中央天线(例如中央天线722B、722C、722D)而于车辆下方接收，或或者，决定每一天线722相对于发出所接收的讯号的发射器分道线条100的位置。更甚者，接收器单元724可决定每一天线722的接收讯号的强度，其也可用以决定相对定位信息。
若接收器单元724决定讯号是由一外置天线722A、722E接收自车辆700的一侧，则在步骤832，接收器单元724比较专用于每一外置天线722A、722E的频道。若接收器单元724确定是左外置天线722A接收到讯号(或接收到比右外置天线722E更大讯号强度等级的讯号)，则接收器单元724决定车辆700正于行车道上朝左偏离。同样地，若接收器单元724确定是右外置天线722E接收到比左外置天线722A更大讯号强度等级的讯号，则接收器单元724决定车辆700正于行车道上朝右偏离。这种引导方法一旦启用，即与比较器电路配合使用，该比较器电路会持续监视外置天线的差分RF接收等级。如果两个输出相同，表示每一天线722A、722E接收到相同的讯号位准，等于从其各自的边缘线发射器向左和向右相等的距离，则接收器单元724就不通过CAN总线725向车辆700提供任何修正引导。如果相对讯号位准变得不平衡，表示偏移到一侧或另一侧，则对驾驶者或自动驾驶车辆给予修正引导，如下文进一步的说明。
若接收器单元724决定讯号是藉由中央天线722B、722C、722D而自车辆700下方接收，则在步骤834，接收器单元724比较专用于每一中央天线722B、722C、722D的频道。若接收器单元724确定是左侧-中央天线722B接收到比中间-中央天线722C和右侧-中央天线722D更大讯号强度的讯号，则接收器单元724决定车辆700正于行车道中向左偏移。同样地，若接收器单元724确定是右侧-中央天线722D接收到比中间-中央天线722C和左侧-中央天线722B更大讯号强度的讯号，则接收器单元724决定车辆700正于行车道中向右偏移。若接收器单元724确定是中间-中央天线722C接收到比左侧-中央天线722B和右侧-中央天线722D更大讯号强度的讯号，则接收器单元724决定车辆700并没有在偏离。
如前述，接收器单元724可从有关多个发射器分道线条100的每一天线722接收讯号，并且协调所接收的到的信息以决定车辆700在行车道内的位置，进以提供操作性冗余性。亦即，中央天线(例如图7A中所述的中央天线722C)可接收来自一中线发射器分道线条、左侧边缘发射器分道线条及右侧边缘发射器分道线条的讯号。接收器单元724可决定天线722C相对于接收的讯号所来自的每一发射器分道线条100的位置。同样地，可针对所述外置天线(例如722A和722E)以及其他中央天线(722B和722D)的每一者决定车辆定位。接收器单元724可使用所有信息来决定和倔任车辆700的位置。举例而言，如果道路的外侧边缘受损(例如由于大雪飘移或损坏)，以致于被掩埋或损坏的发射器分道线条无法传送讯号，则在每一天线上相对于道路上其他发射器分道线条所测得的数据仍可用于准确定位车辆700。
在步骤832比较外置天线722A、722E及/或步骤834比较中央天线722B、722C、722D之后，流程进行到步骤836，其中接收器单元724会读取有关所接收讯号的数据，无论是哪一天线722取得这些讯号。如前述，来自发射器分道线条100的讯号可以指示符加以编码为发射器分道线条100是一引导发射器(例如直线发射器或转向发射器)或一指示发射器。根据比较步骤832、834以及读取步骤836，在步骤838的接收器单元724会经由CAN总线725将转向修正和补充数据传到负责运输功能的车载车辆计算机。在实施例中，车载计算机可与接收器单元724整合。
因此，根据哪一天线722注册了对讯号的侦测，接收器单元724可以决定将哪种引导方法传递给车辆运输功能，例如，中线引导或边缘线引导方法。另外，根据天线722之间的接收讯号强度的比例差异，CAN总线725可以通知发送至车辆运输功能的转向修正数据。
在于步骤838对车辆700传递了转向修正和补充数据之后，程序可转至步骤826以再次重复该程序。然而，如在侦测步骤828之后的叉形箭头所示，在上述关于步骤830、832、834、836、838所述的处理步骤期间，也可同时或实质上同时发生其他程序。
关于步骤838所述的补充数据可包括来自于接收讯号中所含指示符的信息。举例而言，如果接收到来自一指示发射器分道线条的X轴、Y轴和Z轴指示符，则接收器单元724会决定道路的将到来特征，例如是上升、下降、S形弯道、右转弯、左转弯等。接收器单元724可对车辆700的运输功能提供此一补充信息，使得车辆700能够适当地平顺转向及/或加速或减速。在另一实例中，指示发射器分道线条100会指示一将到来道路表面变化，例如从铺面到砾石。接收器单元724会发送该信息到车辆计算机的车辆行驶功能，使得车辆700可在道路表面变化之前开始减速。因此，补充信息提供CAN总线725关于“预期”车辆的下一动作、而非指示车辆对道路情况“反应”的机会。
接收器单元724可构成经由CAN总线725对车辆运输功能提供指令及/或路程修正指示，以使车辆700在行车道内重新对齐，或在无法重新对齐时停住车辆700。或者，若车辆700正由人类驾驶者驾驶，CAN总线725可对驾驶者提供指示关于偏离的一通知讯号。该通知讯号可包括偏离的方向和程度。上述用于通知驾驶者偏离的通知讯号可为任何视觉、听觉或触觉讯号种类，或其任意组合。
图9是根据本发明实施例说明与车辆700相关联的组件的示意图900。每一天线722(图7)可包括组件单元940。组件单元940包括一激发器942和一方向性天线944。组件单元940操作上连接到接收器/比较器946的一端口。接收器比较器946构成对自动驾驶车辆700的接口948输出转向输出及/或数据输出。
图10是根据本发明实施例说明要安装在道路上的例示发射器分道线条(例如图1的发射器分道线条100)的组件的示意图100。发射器分道线条100可包括一或多个天线1050(例如图1的天线104)，其操作上连接到一传送器1052(例如图1的主动传送器102)。天线1050构成传送激发能量至传送器1052。传送器1052构成对天线1050传送传送器数据。激发数据和传送器数据可以经由馈送线(例如图1的馈送线106)交换。
因此，根据使用根据本发明的道路引导系统的方法，激发能量脉冲(最好是RF脉冲)是从车辆700传送(例如经由设置其上的天线数组720中的天线722)，在发送能量脉冲之后侦测在车辆700处是否接收到回传讯号，比较所接收的到的回传讯号，以及对车辆计算机发送转向修正和补充数据以调整车辆的操作。
因此，接收器单元724是用于处理从发射器分道线条100传送到天线数组720的数据。激发器/接收器/数据译码器单元(例如图7的接收器单元724)上的所有RF端口以大致相同方式作用。每一端口是内部连接到一共同激发器的输出。激发器的设计在操作上与雷达传送器相同，其以非常低的工作周期(duty cycle)产生极高的峰值输出功率脉冲串。就此应用而言，可选择适当的峰值功率/脉冲重复率来产生够高的平均功率等级，以于车辆通过时充分激发发射器102。车辆700的激发器也具有动态改变其平均输出功率级的能力，进以于雨季、雪季、冰季或其他物理因素(例如树叶)衰减往返发射器102的RF讯号的情况期间提高平均激发功率输出等级。所有的接收器单元频道被设定为匹配的接收灵敏度等级，其灵敏度够高而可允许发射器102有适当的淡入余量(fade margin)。车辆700中的接收器设备持续监控从所有频道加总的整体平均接收等级，以确认相对于正常期待的接收讯号位准的任何偏差。在平均接收讯号位准低于一默认点(表示路径衰减)的情况下，激发设备会自动提高与讯号路径损失相对应的脉冲重复率，以提高对发射器的平均传送激发位准。
激发RF传送和发射器102最好是具有可于不同频带上操作的能力。一般而言，激发和接收数据两者是在相同频带内操作，故假设两路径的路径衰减是相同的，因此藉由所接收的讯号位准来验证平均激发功率的调整。激发频率和数据频率会彼此偏移一固定量，使得hi-Q接收器频道也包括尖锐的陷波滤波器以衰减激发频率，实现双工操作。在替代方案中，独立的激发传送器和接收器会经由电子传送/接收器(T/R)切换器而馈送。
根据本发明实施例的五个分开的天线输出会馈送接收器单元724的五个分开的接收器RF输入端口。接收器单元724可以三种不同方式的一或多者同时作用，并且提供车辆引导。假设从车辆左到右指定天线和频道为如图7中的722A、722B、722C、722D、722E，中央天线/频道会因而被称为频道722B、722C、722D，其分别表示“左侧-中央”、“中央”和“右侧-中央”。频道722B、722C、722D是用于在道路行车道中在线具有发射组件的道路。系统的整体引导任务在于，在没有其他转向指令下，引导并且保持车辆700在行驶时是处于道路或行车道的中线位置上。
优选是，本说明书所揭露的方法和系统可构成与人类驾驶者以及自动驾驶类型的车辆一起工作。对于被驾驶的车辆而言，可经由方向盘(或其他组件)以视觉、听觉或触觉警示方式对车辆驾驶者提供引导，或是直接提供“转向辅助”。在自动驾驶车辆的情况下，是直接对车辆引导系统提供转向引导指示。当车辆被引导回到中在线时，即停止车辆或驾驶者引导。这种引导方法会在“行车道中央”发射器分道线条未被安装在行驶道路上时失效，因其会导致所有的比较器看到相同的(零)讯号位准。
所有数组天线722可于特定操作期间使用，例如指示车道变化，以为接收器单元724提供额外的讯号和发射器类型信息。然而，在那样的情况下，比较器电路(以及后续输出)在这样的等待期间会失效，直到接收器单元频道已经在新的车道中获得正确的ID类型为止。
接收器/数据译码器接口单元作为接收器单元724的部件是包含有一“查找表”(或参考表)，其不仅认可和转译发射器的主要“类型”编码，也处理可用于车辆引导的发射器的其他二阶或三阶编码，例如转译为“继续直行”的编码、或转译为“开始向左转10°”的编码、或转译为“右转30°”的编码等。对于某些情况而言，发射器102可传送“类型”、“附加信息字段1”、“附加信息字段2”等。可预见到这些额外的发射器字段会用于简单“单向”转向意思不再足够的情况。仅仅指示“单向”的发射器102将无法使自动驾驶车辆具有辨知其是否正在接道上正确方向的能力(假设没有不相关的其他系统提供方向指针、其他道路车辆的行驶方向、停靠汽车等的视觉参考)。利用本发明的道路引导系统，在单向街道上的每一发射器102可提供三种数据等级：“类型”ID(例如“街道信息”)、上下文意义(例如“单向”街道)以及由单一唯一序列号码组成的数值字段。在接收器单元724辨认其正接收到表示道路为单一方向的编码之后，其将接着唯一的分析所传递的每一发射器分道线条100的数值字段，以得知数值字段是否正在增加。若情况如此，则该系统会辨知车辆700正在正确方向中行驶；倘若数值字段正在减少，接收器/数据译码器接口单元将辨认出车辆700郑朝向相反的街道方向，并且会命令自动驾驶车辆立刻掉头转向。在驾驶车辆的情况下，系统会立即发出声音警示、仪表板讯息以及语音通知，例如“注意！你在这条道路上错误方向！”。
接收器单元724也接收来自发射器102的关于将到来道路交会处的信息以及道路号志信息，而且能够将这些信息传递给驾驶者或自动驾驶车辆的引导系统。车辆700可预先确实接收到关于将到来的交会处或道路号志有关的信息，并且辨识出减少的数字，以确定在号志或交会处附近。
虽然系统的比较器系统可以对车辆700提供精确的实时引导，但在发射器102中的附加信息编码(例如，在由接收器/数据译码器接口单元接收时)也于比较器系统基于任何理由而故障或失效时作为冗余性引导系统，因为车辆700仍具有备用的引导方法。仅仅接收到发射器的主要“类型”编码(“继续执行”、“开始30°左转”等)会大幅帮助自动驾驶车辆在“白化(white-out)”或视觉受损情况(视觉或激光雷达引导系统会受严重破坏或无法作用)下保持在“道路中央”位置。
举例而言，若接收器单元724感知到有连续的未受命令的车辆移动向右偏离(例如，当使用频道722A的加大接收器722E感测到位准不平衡、其后为递增更高的频道722B讯号位准)，其持续与预期的车辆定位相反，然后是接收器频道开始接收到错误的ID类型(例如，如果车辆700在其车道上偏移到中央天线722正取得“道路一侧”的ID的位置，就会发生这种情况)，则可以假设车辆700处于失控状态而可调用“SKid”协议。所述Skid协议可以遵循滑行的车辆恢复操作的公认准则，其包括对转向方向、推进等级和制动等级的修正。透过CAN总线725，接收器单元724也可经由旋转侦测器监控车辆轮胎取向并对其反应。道路可仅配备有道路边缘引导，或在替代方案中，仅有中线引导发射器。当发射器102指示其是何种类型时(例如，道路边缘或中线)，若(中线)频道722B、722C、722D是要指示有来自“路边”发射器的最高讯号接收时，则系统会知道车辆700已经在一特定方向中部分偏离了道路，而会响应启动一恢复协定。
道路引导系统也极有用于不寻常的或非典型的道路情况。在“交通圆环”或“环形交叉路口”中的发射器类型将使系统通知车辆的主要引导系统要知道其处于环形交叉路口，并修改车辆的“正常”行为，以跟随环形交叉路口的路权协定，而不是以“典型的”出口模式和速度行驶，它可以允许从环形交叉路口的非典型快速转弯和车辆700驶出。同样地，当面对分叉的车道时，发射器编码将使配备有IRGS的车辆能够处理所需的异常引导偏移。此外，对于仅在一天或一周中的某些时间是单向的那些街道，发射器102中的编码将使接收器单元/译码器724在发射器的规定时间参数和系统中实时时钟之间进行比较，并如果时间符合时采取引导动作。
在类似方式中，相对于“未改良”的发射器(其仅仅指示，例如学区速限)，接收器单元/译码器724也会于主机车辆中调用“学区”协议，其对进入车辆周围区域的人/物体提高了侦测器的灵敏度/优先性，并加快了制动响应时间。如同先前实例，如果该协议是在发射器的上课时间信息以外，则可忽略该协议。
根据本发明的道路引导系统也可用于临时性的道路建造情况，其中车辆需要调整速度、偏移、车道等。建造区域会存在有对于“正常”的自动驾驶车辆引导编程的极端挑战。利用本发明的系统，正如现今临时放置橘色的交通警示锥来建立临时车道引导，临时性的发射器分道线条100或由自供电发射器102馈送的“泄漏”同轴缆线(仅仅置于道路表面或利用可清除的黏着剂)会被放置在因建造而调整的行车道的边缘。正如同今日为了通知驾驶者而放置在建造区起始处以指示重要的“临时性”调整的驾驶要求(例如“减速至X”、“车道缩减”等)的号志，系统同样通知自动驾驶车辆700需要临时改变其“通常”的操作参数。在这种情况中的发射器102会指示其是一“施工区”类型，而附加的信息字段会调用表示数种建造协议中有哪些正在被调用的数字。调用的协议会以多种方式使车辆通常的自主编程引导产生偏差，例如限制在该区域中允许的最大速度、更改车道保持引导参数以允许在比正常车道更窄的车道上进行有能力的操作(在以下情况下尤其重要，在“泽西护栏(JerseyBarrier)”之间进行操作，这会彻底混淆许多视觉和激光雷达系统)，调整视觉引导系统，以允许正常禁止的“穿越”标记道路线越过中央车道、“故障”车道和区域等。由于配备有IRGS的车辆700会面临到永久放置在正常行车道中的这些发射器102和在该区域中的临时性发射器102之间的冲突信息，临时性发射器102会具有较高的优先性状态，其会推翻现有的场域发射器。
自动驾驶车辆工业也已经意识到一种现象，其中很大一部分的自动驾驶车辆乘客经历负面的生理反应，例如由于车辆突然的快速移动而引起的恶心。尽管自动驾驶车辆通常能够相当迅速地进行引导修正和移动，但是根据本发明的道路引导系统结合了新颖的“防恶心”系统，其中有目的依赖于速度的修正会被并入接收器单元724中，以藉由调整修正时序、修正速度和路径偏差临界值极限，使配备有IRGS的车辆700的感知移动最小化。这些阻尼参数可构成取决于车辆700的前进速度而改变。
一种用于决定根据本发明的车辆700的位置的替代方法是利用天线数组720的外置天线722A和722E来测量对应于道路边缘上的发射器分道线条100的传送讯号相对于外置天线722A和722E所传送的激发能量脉冲时序的“抵达时间”特性。利用此替代方法，当车辆700置中在行车道中时，左和右路侧发射器分道线条100的传播延迟会相等。随着车辆700偏移靠近一侧或另一侧，对应的传播延迟将减小，从而造成时序不平衡，接收器单元724会利用此不平衡来调整车辆转向。
概言之，本发明的发射器分道线条100可包括下列特性：
·应答单元的新颖形状因子：具有一或多个成组天线的延伸天线表面，黏着至道路表面的薄的可挠曲封装，而不是设计成嵌入其中；
·能够被多个来源同时激发(例如：传送能量脉冲的多部通行车辆)；
·新颖的供电机制，其设计成用于以低工作周期产生高功率RF脉冲，在发射器分道线条100内馈送附加的瞬时能量储存组件(例如电容器储存或其他类型的储存方式)以供半自供电用；
·新颖的多重场域应答能力；
·新颖的发射器-馈送“持续发射”可塑形引导缆线；
·新颖的发射器群组的“现场”成组编程；及
·利用不同的发射特性、时共享一共同功率总线以“铺开”依序附加发射器的新颖能力。
此外，用于本发明的道路引导系统的方法提供了下列优点和特性：
·能够经由脉冲重复率的动态调整而调整发射器102内的平均激发功率的新颖设计；
·能够通过“封闭回路”路径损失决定、经由脉冲重复率的动态调整来调整发射器102内的平均激发功率的新颖设计；
·能够经由激发脉冲重复率的动态监控来调整发射器输出功率的新颖设计；
·新颖的“三模式”引导能力；
·新颖的数据-来源验证系统；
·新颖的三天线比较器电路；
·新颖的差分接收等级比较器电路；
·独特的系统，通过与前向车辆速度成比例地动态衰减引导修正参数来减少引起恶心的运动；及
·用于避免在单向道路上的错误方向行驶的独特方法，其是藉由对一系列递增或递减的数据场域传送以比较“单向街道”发射器的类型而进行。
虽然本说明书所述的发射器分道线条和脉冲一般是指RF脉冲，但是在本发明的范畴内，本说明书所述组件传送的讯号可为任何种类的无线讯号。举例而言，所述无线讯号可为蓝芽、NFC、Wi-Fi、蜂巢式网络、可见光谱和不可见光谱电磁辐射等。同样地，也可以使用其他的发射器供电方法，例如感应式方式。
虽然本说明书所述的发射器分道线条100是具有特定数量的天线104，但应可直接理解到每一发射器分道线条100可具有任意数量的天线104。举例而言，发射器分道线条100可以具有一天线、两天线、三个天线、或五十个天线104。同样地，虽然发射器分道线条100的主动发射器102是以置中位于图1中相同数量的天线104之间(在每一侧上有四个天线104)，但在本发明范畴内，主动发射器102也可位于一发射器分道线条100的任何天线104之间，或是设置在相对于所有天线104的一侧上。
所述多个发射器分道线条100在沿着各自中央线、边缘线或中间线的每一连续的发射器分道线条100之间具有间隔。在每一连续发射器分道线条100之间的间隔会比图式中所示者更大或更小。或者有效地是在连续的发射器分道线条100A、100B之间没有间隔，因此所述多个发射器分道线条100A、100B形成了发射器分道线条100A、100B的实质连续路径。发射器102长度和相邻发射器102之间的间隔是可变化地构成针对特定应用。举例而言，相对于在较高速道路上的发射器102之间的距离，在较低速的道路上，发射器102之间的距离可以缩短。
虽然已经在实施例中说明及描述了被称为指示发射器的发射器分道线条100，其中发射器102是设置沿着边缘线(图6)，但在本发明范畴中，指示发射器也可为沿着道路中线而设置及/或沿着临时线来设置。在多车道道路上，在行车道之间的发射器分道线条100可指示道路的车道位置。举例而言，发射器102可指定车道为车道X“右侧”、车道Y“左侧”，或任何其他合适的信息性指示符。
优选是，关于本说明书所说明和描述的特定道路引导系统而揭露的原理可应用于许多部同道路配置，例如单向道路、多车道高速公路、具有和不具有实体中间屏障的道路、停车场道路、高速公路道路、车道道路、隧道道路、桥梁道路、回旋处道路等。实际上，具有一或多个行车道的任何种类道路可利用根据本发明原理的道路引导系统和方法加以建构或改型。
本发明的实施例的前述说明是基于描述性和说明性目的而提出。其并非是排他性的或是要将本发明限制于所揭形式。鉴于上述揭露内容，明显的修饰例和变化例是可行的，且应该被视为是在本发明的范畴和精神中。选择所描述的实施例以最好地说明本发明的原理及其实际应用，以使所属技术领域的技术人员能够在各种实施例中以适合预期的特定用途的各种修改来利用本发明。

Claims (34)

1.一种道路引导系统，包括：
多个发射器分道线条，是沿着一道路在一行进方向中分开间隔设置，每一所述发射器分道线条包括一构成传送无线讯号的发射器，
其特征在于每一发射器分道线条的所述讯号包括：(i)识别道路上所述发射器分道线条的置放位置的位置数据；及(ii)提供有关该发射器分道线条所在处的道路部分的信息的信息性数据。
2.根据权利要求1所述的道路引导系统，其特征在于，所述多个发射器分道线条的每一发射器分道线条包括至少一用于传送该无线讯号的天线。
3.根据权利要求1所述的道路引导系统，其特征在于，每一发射器分道线条所传送的该位置数据有关每一所述发射器分道线条是否位于邻近道路的一行车道的左侧边缘、邻近该行车道的右侧边缘、或在该行车道的中线。
4.根据权利要求1所述的道路引导系统，其特征在于，每一发射器分道线条所传送的该信息性数据有关该行车道邻近该发射器分道线条的部分是是否为直的、弯向左、弯向右、升起或下降相。
5.根据权利要求1所述的道路引导系统，其特征在于，所述多个发射器分道线条的所述发射器分道线条的至少一者所传送的该讯号更包括警示数据。
6.根据权利要求5所述的道路引导系统，其特征在于，该警示数据有关相对于该至少一发射器分道线条的将到来道路的交通数据、该将到来道路的可行使条件、及该将到来道路的行车道行车道封闭的至少一者。
7.根据权利要求1所述的道路引导系统，更包括一有关在道路上行驶的车辆的接收器装置，其特征在于该接收器装置包括至少一天线，其构成于该天线通过所述子组发射器分道线条时，侦测所述多个发射器分道线条的至少一子组发射器分道线条所传送的无线讯号。
8.根据权利要求7所述的道路引导系统，其特征在于，该接收器装置包括彼此分隔且相对于道路的行驶方向侧向配置在该车辆上的三个天线。
9.根据权利要求8所述的道路引导系统，其特征在于，所述三个天线包括：
一第一天线，置位于该车辆的左侧；
一第二天线，置位于该车辆的右侧；及
一第三天线，置位于该车辆的中央。
10.根据权利要求9所述的道路引导系统，其特征在于：
该第一天线构成侦测位于邻近该行车道左侧的发射器分道线条所传送的无线讯号；
该第二天线构成侦测位于邻近该行车道右侧的发射器分道线条所传送的无线讯号；及
该第三天线构成侦测沿着该行车道中线的发射器分道线条所传送的无线讯号。
11.根据权利要求9所述的道路引导系统，其特征在于，其更包括：
一第四天线，置位相邻在该第三天线和该第一与第二天线之一者之间的该第三天线；及
一第五天线，置位相邻在该第三天线和该第一与第二天线的另一者之间的该第三天线。
12.根据权利要求11所述的道路引导系统，其特征在于：
该第一天线构成侦测位于邻近该行车道左侧的发射器分道线条所传送的无线讯号；
该第二天线构成侦测位于邻近该行车道右侧的发射器分道线条所传送的无线讯号；及
该第三、第四和第五天线构成侦测沿着该行车道中线的发射器分道线条所传送的无线讯号。
13.根据权利要求7所述的道路引导系统，其特征在于，该接收器装置是根据自道路中的发射器分道线条所接收的无线讯号的分析而与该车辆的操作性组件操作通讯，以调整该车辆的操作。
14.根据权利要求13所述的道路引导系统，其特征在于，该接收器装置所接收的该位置数据是用以于沿着道路行驶期间调整该车辆相对于该车辆所行驶的行车道的该左侧边缘、该右侧边缘和该中线之一或多者的位置。
15.根据权利要求13所述的道路引导系统，其特征在于，该接收器装置所接收的该信息性数据是用以于沿着道路行驶期间操作该车辆。
16.根据权利要求1所述的道路引导系统，其特征在于，每一发射器分道线条的发射器是调适成由传送自一通行车辆的能量脉冲所激发。
17.根据权利要求16所述的道路引导系统，其特征在于，每一发射器分道线条包含用于捕捉和利用激发功率的瞬时能量储存组件。
18.一种道路引导系统，包括：
多个发射器分道线条，是沿着道路在一行进方向中分开间隔设置，每一所述发射器分道线条包括一构成传送无线讯号的发射器，
一接收器装置，是与在道路上行驶的车辆相关联，其特征在于该接收器装置包括至少三个天线，其彼此分隔且相对于道路的行驶方向侧向地设置在该车辆上，所述天线的每一者构成于该天线通过所述子组发射器分道线条时，侦测由所述多个发射器分道线条的至少一相对子组发射器分道线条所传送的无线讯号；及
一控制器，用于解译该天线所侦测的传送数据，以于该车辆正沿着道路移动时根据所述多个发射器分道线条中的发射器分道线条所传送的信息来维持该车辆在一行车道内的位置，以决定该车辆该车辆相对于该行车道的左侧边缘、右侧边缘和中线之一或多者的位置。
19.根据权利要求18所述的道路引导系统，其特征在于，该控制器解译该接收器装置所接收的传送数据，以操作该车辆及调整该车辆在道路上相对于该行车道的该左侧边缘、该右侧边缘和该中线的速度和方向之一者。
20.根据权利要求18所述的道路引导系统，其特征在于，所述多个发射器分道线条的每一发射器分道线条包括至少一用于传送该无线讯号的天线。
21.根据权利要求18所述的道路引导系统，其特征在于，每一发射器分道线条的所述讯号包括：(i)识别该发射器分道线条在道路上的置放位置的位置数据；及(ii)提供有关该发射器分道线条所在处的道路部分的信息的信息性数据。
22.根据权利要求21所述的道路引导系统，其特征在于，每一发射器分道线条所传送的该位置数据有关每一所述发射器分道线条是否位于邻近道路的行车道的一左侧边缘、邻近该行车道的一右侧边缘、或在该行车道的一中线。
23.根据权利要求21所述的道路引导系统，其特征在于，每一发射器分道线条所传送的该信息性数据有关该行车道的邻近该发射器分道线条的部分是直的、弯向左、弯向右、升起或下降。
24.根据权利要求21所述的道路引导系统，其特征在于，该接收器装置所接收的该位置数据是用以在该车辆在沿着道路行驶期间维持该车辆相对于该车辆所行驶的该行车道的该左侧边缘、该右侧边缘和该中线之一或多者的位置。
25.根据权利要求21所述的道路引导系统，其特征在于，该接收器装置所接收的该信息性数据是用以于沿着道路行驶期间操作该车辆。
26.根据权利要求21所述的道路引导系统，其特征在于，所述多个发射器分道线条中的所述发射器分道线条的至少一者所传送的讯号更包括警示数据。
27.根据权利要求26所述的道路引导系统，其特征在于，该警示数据有关相对于该至一个发射器分道线条的将到来道路的交通数据、该将到来道路的可行使条件、及该将到来道路的行车道行车道封闭的至少一者。
28.根据权利要求18所述的道路引导系统，其特征在于，所述三个天线包括：
一第一天线，置位于该车辆的左侧；
一第二天线，置位于该车辆的右侧；及
一第三天线，置位于该车辆的中央。
29.根据权利要求28所述的道路引导系统，其特征在于：
该第一天线构成侦测位于邻近该行车道左侧的发射器分道线条所传送的无线讯号；
该第二天线构成侦测位于邻近该行车道右侧的发射器分道线条所传送的无线讯号；及
该第三天线构成侦测沿着该行车道中线的发射器分道线条所传送的无线讯号。
30.根据权利要求28所述的道路引导系统，其特征在于，更包括：
一第四天线，置位相邻在该第三天线和该第一与第二天线之一者之间的该第三天线；及
一第五天线，置位相邻在该第三天线和该第一与第二天线的另一者之间的该第三天线。
31.根据权利要求30所述的道路引导系统，其特征在于：
该第一天线构成侦测位于邻近该行车道左侧的发射器分道线条所传送的无线讯号；
该第二天线构成侦测位于邻近该行车道右侧的发射器分道线条所传送的无线讯号；及
该第三、第四和第五天线构成侦测沿着该行车道中线的发射器分道线条所传送的无线讯号。
32.根据权利要求18所述的道路引导系统，其特征在于，每一发射器分道线条的发射器是调适成由传送自一通行车辆的能量脉冲所激发。
33.根据权利要求32所述的道路引导系统，其特征在于，每一发射器分道线条包含用于捕捉和利用激发功率的瞬时能量储存组件。
34.一种使用一道路引导系统的方法，包括下列步骤：
自一车辆于道路上的一发射器分道线条传送能量脉冲；
在所述传送该能量脉冲之后，侦测有关该车辆的一接收器装置是否接收到回传讯号；
比较所接收的回传讯号与道路上的一预定位置；及
对一车辆计算机发送转向修正和制动修正的至少一者以调整该车辆的位置。
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