CN111055832A

CN111055832A - 挂接辅助系统

Info

Publication number: CN111055832A
Application number: CN201910978719.5A
Authority: CN
Inventors: 徐立; 道格拉斯·布卢; 凯尔·西蒙斯; 卢克·尼维亚多姆斯基; 埃里克·弘泰·曾; 凌屿
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-04-24
Also published as: DE102019127819A1; US20200114968A1; US11279405B2

Abstract

本公开提供了“挂接辅助系统”。本文提供了一种挂接辅助系统，其包括被配置成检测挂车和靠近所述挂车的障碍物的感测系统。所述挂接辅助系统还包括控制器，所述控制器与所述感测系统通信并且被配置成：当车辆的挂接球与所述挂车的联接器对准时限定相对于所述挂车的最终车辆前进方向；确定所述车辆距离所述挂车的最高/最远位置；确定所述车辆距离所述挂车的最低/最近位置；并且确定在所述最高/最远位置和所述最低/最近位置内使所述车辆对准的车辆路径。

Description

挂接辅助系统

技术领域

本公开总体上涉及自主和半自主车辆系统，并且更具体地，涉及促进将车辆挂接到挂车的挂接辅助系统。

背景技术

将车辆挂接到挂车的过程可能是困难的，尤其对那些缺乏经验的人而言。因此，需要一种通过以简单但直观的方式辅助用户来简化过程的系统。

发明内容

根据本公开的一些方面，本文提供了一种挂接辅助系统。所述挂接辅助系统包括被配置成检测挂车和靠近挂车的障碍物的感测系统。所述挂接辅助系统还包括控制器，所述控制器与感测系统通信并且被配置成：当车辆的挂接球与挂车的联接器对准时限定车辆前进方向；确定车辆的最高位置；确定车辆的最低位置；并且确定在最高位置和最低位置内使车辆的挂接总成与挂车的联接器对准的车辆路径。

根据本公开的一些方面，本文提供了一种挂接辅助方法。所述方法包括检测挂车的联接器。所述方法还包括检测车辆和物体之间的最高位置。所述方法还包括检测车辆和挂车之间的最低位置。另外，所述方法包括限定具有一个或多个非线性路段的车辆倒退路径。最后，所述方法包括以挂车和车辆之间的预定义偏移角度使挂接球与联接器对准。

根据本公开的一些方面，本文提供了一种挂接辅助系统。所述挂接辅助系统包括被配置成检测挂车和靠近挂车的障碍物的感测系统。挂接辅助系统还包括控制器，所述控制器与感测系统通信并且被配置成：当车辆的挂接球与挂车的联接器对准时限定车辆前进方向；操纵车辆到靠近障碍物的最高位置；并且从最高位置确定使联接器与挂接球对准的车辆路径。

在研究以下说明书、权利要求和附图后，本领域技术人员将理解并了解本发明的这些和其他方面、目标和特征。

附图说明

在附图中：

图1是车辆和挂车的顶部透视图，所述车辆配备有根据一些示例的挂接辅助系统(也称为“挂接辅助(hitch assist)”系统)；

图2是示出根据一些示例的挂接辅助系统的各种部件的框图；

图3是根据一些示例的车辆在与挂车的对准顺序的步骤期间的俯视示意图；

图4是根据一些示例的车辆在与挂车的对准顺序的后续步骤期间的俯视示意图；

图5是根据一些示例的车辆在与挂车的对准顺序的后续步骤期间的俯视示意图；

图6是根据一些示例的车辆在与挂车的对准顺序的后续步骤期间的俯视示意图，并且示出了在推导的对准路径的末端处车辆的挂接球的位置；

图7是根据一些示例的定位在坐标系统以及从挂车的挂车联接器投影的边界区域内的车辆和挂车的俯视示意图；

图8是根据一些示例的车辆在与图7所示的前进方向不同的前进方向上的俯视示意图；

图9是由控制器限定的车辆倒退路径的俯视示意图；

图10是替代车辆倒退路径的俯视示意图；

图11示出了根据一些示例的与确定车辆的转向角相关联的运动变量；

图12示出了根据一些示例的边界区域的动态性质；

图13是根据一些示例的设置在车辆内的示例性显示器，其示出了在将挂接总成与联接器对准时的各种车辆取向；

图14是根据一些示例的在保持共同的前进方向的同时朝向挂车移动的车辆的俯视示意图；

图15是根据一些示例的在避开位于前方的障碍物的同时接近挂车的车辆的俯视示意图；

图16是根据一些示例的处于靠近位于前方的障碍物处的车辆的俯视示意图；

图17是根据一些示例的处于靠近挂车处的车辆的俯视示意图；

图18是根据一些示例的示例性观察路径的俯视示意图；

图19是根据一些示例的车辆在与挂车的对准顺序的后续步骤期间的俯视示意图；

图20是根据一些示例的车辆在与挂车的对准顺序的后续步骤期间的俯视示意图；

图21是根据一些示例的车辆在与挂车的对准顺序的后续步骤期间的俯视示意图；

图22是根据一些示例的车辆在与挂车的对准顺序的后续步骤期间的俯视示意图；

图23是根据一些示例的车辆在与挂车的对准顺序的后续步骤期间的俯视示意图；以及

图24是根据一些示例的挂接辅助系统的操作程序的流程图。

具体实施方式

本文为了说明目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”及其派生词应当如图1中所取向与本发明相关。然而，应理解，除了明确指出相反的情况之外，本发明可以采取各种替代的取向。还应当理解，附图中所示的以及以下说明书中所述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的创造性概念的示例性示例。因此，除非权利要求另有明确说明，否则与本文公开的示例相关的具体尺寸和其他物理特性不应当被视为是限制性的。

如所要求的，本文公开了本发明的详细示例。然而，应当理解，所公开的示例仅仅是可以以各种和替代形式体现的本发明的示例。附图不一定是详细设计，并且一些示意图可能被扩大或最小化以示出功能概况。因此，本文公开的特定结构和功能细节不应解释为是限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。

在本文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等关系性术语仅仅用来将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不一定要求或暗示此类实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”或其任何其他变型旨在涵盖非排他性的包括，使得包括一系列要素的过程、方法、制品或设备不仅包括这些要素，而且可以包括没有明确列出的或此类过程、方法、制品或设备所固有的其他要素。在没有更多约束的情况下，“包括”之后的要素并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或设备中存在另外的相同要素。

如本文所使用，术语“和/或”在用于列出两个或更多个项时表示可以单独地采用所列的项中的任一项，或可以采用所列的项中的两项或更多项的任何组合。例如，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，则组合物可以含有：仅A；仅B；仅C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或者A、B和C的组合。

以下公开内容描述了一种用于车辆的挂接辅助系统。本文提供了一种挂接辅助系统，其包括被配置成检测挂车和靠近挂车的障碍物的感测系统。所述挂接辅助系统还包括控制器，所述控制器与感测系统通信并且被配置成在车辆的挂接球与挂车的联接器对准时限定车辆前进方向；确定车辆的最高位置；确定车辆的最低位置；并确定在最高位置和最低位置内使车辆对准的车辆路径。

参考图1和图2，附图标号10表示车辆12的挂接辅助系统。特定地，挂接辅助系统10包括控制器14，所述控制器14获取挂车18的联接器16的位置数据并且推导用于使车辆12的挂接总成22与联接器16对准的车辆路径20(图3)。在一些示例中，挂接总成22可以包括支撑挂接球26的球座24。挂接球26可以固定在从车辆12延伸的球座24上和/或挂接球26可以固定到车辆12的一部分，诸如车辆12的保险杠。在一些示例中，球座24可以与固定到车辆12的接收器28联接。

如图1所示，车辆12示例性地体现为具有卡车车厢30的敞蓬小型载货卡车，所述卡车车厢30可经由可旋转的后挡板32进入。挂接球26可以由联接器16接收，所述联接器16呈设置在挂车联接器16的末端部分处的联接器球窝34的形式。挂车18被示例性地体现为单车桥挂车，联接器16从所述单车桥挂车纵向延伸。应当理解，挂车18的另外的示例可以替代地与车辆12联接以提供枢转连接，诸如通过与第五车轮联接器连接。还可预期，在不脱离本文提供的教导的情况下，挂车18的另外的示例可以包括多于一个车桥，并且可以具有被配置用于不同的载荷和物品的各种形状和大小，诸如载艇挂车或平板挂车。

关于挂接辅助系统10的大致操作，如图2所示，挂接辅助系统10包括感测系统46，所述感测系统46包括获得或以其他方式提供车辆状态相关信息的各种传感器和装置。例如，在一些情况下，感测系统46集并成像系统36，所述成像系统36包括一个或多个外部成像器38、40、42、44或任何其他基于视觉的装置。一个或多个成像器38、40、42、44各自包括区域型图像传感器，诸如CCD或CMOS图像传感器，以及捕获成像视野(例如，图5的视野48、50、52a、52b)的图像的图像捕获光学器件，所述成像视野由图像捕获光学器件限定。在一些情况下，一个或多个成像器38、40、42、44可以从可在显示器118上显示的多个图像帧推导图像块54。在各种示例中，挂接辅助系统10可以包括中央高位刹车灯(CHMSL)成像器38、后成像器40、左侧侧视成像器42和/或右侧侧视成像器44中的任何一者或多者，尽管在不脱离本公开的范围的情况下包括附加或替代成像器的其他布置也是可能的。

在一些示例中，成像系统36可以仅包括后成像器40，或者可以被配置成使得挂接辅助系统10在具有多个外部成像器38、40、42、44的车辆12中仅利用后成像器40。在一些情况下，包括在成像系统36中的各种成像器38、40、42、44可以定位成在它们相应的视野中大致重叠，所述视野在图5所描绘的布置中包括视野48、50、52a、52b以分别与CHMSL成像器38、后成像器40和侧视成像器42和44相对应。以这种方式，来自成像器38、40、42、44中的两个或更多个的图像数据56可以在图像/信号处理程序58中或在成像系统36内的另一个专用图像/信号处理器中组合成单个图像或图像块54。在这类示例的扩展中，图像数据56可以用于推导立体图像数据56，所述立体图像数据56可以用于重建各个视野48、50、52a、52b的重叠区域内的一个或多个区域的三维场景，所述区域包括其中的任何物体(例如，障碍物或联接器16)。

在一些示例中，鉴于成像器38、40、42、44之间的通过成像器38、40、42、44的投影几何形状得知的空间关系，包括同一物体的两个图像的使用可以用于确定物体相对于两个成像器38、40、42和/或44的位置。在这方面，图像/信号处理程序58可以使用已知的编程和/或功能来识别来自成像系统36内的各种成像器38、40、42、44的图像数据56内的物体。图像/信号处理程序58可以包括与存在于车辆12上或由挂接辅助系统10利用的成像器38、40、42、44中的任一者的定位(包括相对于车辆12的中心62(图1)的定位)相关的信息。例如，成像器38、40、42、44相对于车辆12的中心62和/或彼此的位置可以用于物体定位计算并且产生相对于例如车辆12的中心62或车辆12的其他特征(诸如挂接球26(图1))的物体位置数据，其中相对于车辆12的中心62的位置以类似于共同转让的美国专利申请第15/708,427号中描述的方式类似的方式得知，所述专利申请在2017年9月19日申请并且标题为“具有联接器识别特征和联接器高度估计的挂接辅助系统(HITCH ASSIST SYSTEM WITH COUPLERIDENTIFICATION FEATURE AND COUPLER HEIGHT ESTIMATION)”，其全部公开内容以引用方式并入本文中。

进一步参考图1和图2，接近度传感器64或其阵列和/或其他车辆传感器70可以提供传感器信号，挂接辅助系统10的控制器14利用各种程序处理所述传感器信号以确定靠近车辆12、挂车18和/或挂车18的联接器16的各种物体。接近度传感器64还可以用于确定联接器16的高度和位置。接近度传感器64可以被配置为任何类型的传感器，诸如超声波传感器、无线电检测和测距(雷达)传感器、声音导航和测距(SONAR)传感器、光检测和测距(LIDAR)传感器、基于视觉的传感器和/或本领域已知的任何其他类型的传感器。

仍然参考图1和图2，定位系统66可以包括航迹推算装置68，或者另外或作为替代，包括确定车辆12的坐标位置的全球定位系统(GPS)。例如，航迹推算装置68可以至少基于车辆速度和/或转向角δ(图3)在局部坐标系内建立和跟踪车辆12的坐标位置。控制器14还可以与各种车辆传感器70可操作地耦合，诸如速度传感器72和横摆率传感器74。另外，控制器14可以与一个或多个陀螺仪76和加速度计78通信，以测量车辆12的位置、取向、方向和/或速度。

为了实现对车辆12的自主或半自主控制，挂接辅助系统10的控制器14还可以被配置成与多种车辆系统通信。根据一些示例，挂接辅助系统10的控制器14可以控制车辆12的动力助力转向系统80以在车辆12沿着车辆路径20移动时操作车辆12的转向车轮82。动力助力转向系统80可以是电动助力转向(EPAS)系统，所述EPAS系统包括电动转向马达84，所述电动转向马达84用于基于由控制器14生成的转向命令而将转向车轮82转动到转向角δ，由此转向角δ可以由动力助力转向系统80的转向角传感器86感测并且提供给控制器14。如本文所述，转向命令可以被提供用于在操纵期间使车辆12自主转向，并且可以替代地经由方向盘88(图3)的旋转位置(例如，方向盘角度)或转向输入装置90手动提供，所述转向输入装置90可以被提供来使得驾驶员能够控制或以其他方式修改车辆12的路径20的期望曲率。转向输入装置90可以以有线或无线的方式通信地耦合到控制器14，并且向控制器14提供限定车辆12的路径20的期望曲率的信息。作为响应，控制器14处理信息并生成对应的转向命令，所述转向命令被供应到车辆12的动力助力转向系统80。在一些示例中，转向输入装置90包括可在多个旋转位置之间操作的可旋转旋钮92，每个旋转位置提供车辆12的路径20的期望曲率的增量改变。

在一些示例中，车辆12的方向盘88可以与车辆12的转向车轮82机械地联接，使得在车辆12的自主转向期间方向盘88经由内扭矩与转向车轮82一致地移动。在这类情况下，动力助力转向系统80可以包括扭矩传感器94，所述扭矩传感器94感测方向盘88上的扭矩(例如，抓持和/或转动)，所述扭矩对于方向盘88的自主控制来说不是期望的并且因此指示驾驶员的手动干预。在一些示例中，施加到方向盘88的外部扭矩可以用作到控制器14的驾驶员已经采取手动控制并且使挂接辅助系统10中断自主转向功能的信号。然而，如下面更详细地提供的，挂接辅助系统10可以在中断车辆的自主转向的同时继续一个或多个功能/操作。

挂接辅助系统10的控制器14还可以与车辆12的车辆制动控制系统96通信，以接收车辆速度信息，诸如车辆12的各个车轮速度。另外或替代地，车辆速度信息可以通过动力传动系统控制系统98和/或车辆速度传感器72以及其他可想到的装置提供给控制器14。动力传动系统控制系统98可以包括节气门100和变速器系统102。挡位选择器104可以设置在变速器系统102内，所述变速器系统102通过变速器系统102的一个或多个挡位控制车辆变速器系统102的操作模式。在一些示例中，控制器14可以向车辆制动控制系统96提供制动命令，从而允许挂接辅助系统10在车辆12的操纵期间调节车辆12的速度。应当理解，控制器14可以另外或替代地经由与动力传动系统控制系统98的交互来调节车辆12的速度。

通过与车辆12的动力助力转向系统80、车辆制动控制系统96和/或动力传动系统控制系统98的交互，可以在车辆12沿着路径20移动时，减小不可接受的状况的可能性。不可接受的状况的示例包括但不限于车辆超速状况、传感器故障等。在此类情况下，驾驶员可能无法意识到故障，直到不可接受的倒退状况即将发生或已经发生。因此，本文公开了：挂接辅助系统10的控制器14可以生成对应于实际的、即将发生的和/或预期的不可接受的倒退状况的通知的警报信号，并且可以在驾驶员干预之前生成对策措施，从而防止发生这种不可接受的倒退状况。

根据一些示例，控制器14可以与一个或多个装置通信，所述一个或多个装置包括可以提示视觉、听觉和触觉通知和/或警告的车辆通知系统106。例如，车辆制动灯108和/或车辆紧急闪光灯可以提供视觉警报。车辆喇叭110和/或扬声器112可以提供声音警报。另外，控制器14和/或车辆通知系统106可以与用户输入装置(诸如车辆12的人机界面(HMI)114)通信。HMI 114可以包括触摸屏116或其他用户输入装置，诸如安装在驾驶舱模块、仪表组和/或车辆12内的任何其他位置内的导航和/或娱乐显示器118，其可以能够显示图像，所述图像指示警报。

在一些情况下，HMI 114还包括输入装置，所述输入装置可以通过将显示器118配置为具有电路120的触摸屏116的一部分来实施，以接收与显示器118上的位置相对应的输入。其他形式的输入(包括一个或多个操纵杆、数字输入垫等)可以代替触摸屏116使用或作为其补充。

此外，挂接辅助系统10可以经由有线和/或无线通信与HMI 114的一些实例和/或与一个或多个手持或便携式装置122(图1)通信，所述手持或便携式装置122可以另外和/或替代地配置为用户输入装置。网络可以是各种有线或无线通信机制中的一种或多种，包括有线(例如，电缆和光纤)和/或无线(例如，蜂窝、无线、卫星、微波和射频)通信机制的任何期望组合，以及任何期望的网络拓扑(或利用多种通信机制时的多个拓扑)。示例性无线通信网络包括提供数据通信服务的无线收发器(例如，蓝牙模块、ZIGBEE收发器、Wi-Fi收发器、IrDA收发器、RFID收发器等)、局域网(LAN)和/或广域网(WAN)，所述广域网包括互联网。

便携式装置122还可以包括显示器118以向用户U显示一个或多个图像和其他信息。例如，便携式装置122可以在显示器118上显示挂车18的一个或多个图像，并且还可以能够经由触摸屏电路120接收远程用户输入。另外，便携式装置122可以提供反馈信息，诸如视觉、听觉和触觉警报。应当理解，便携式装置122可以是各种计算装置中的任何一种，并且可以包括处理器和存储器。例如，便携式装置122可以是手机、移动通信装置、钥匙扣、可佩戴装置(例如，健身手环、手表、眼镜、珠宝、钱包)、服装(例如，T恤、手套、鞋子或其他配饰)、个人数字助理、耳机和/或包括无线通信协议和/或任何有线通信协议能力的其他装置。

控制器14配置有微处理器124和/或用于处理存储在存储器126中的一个或多个逻辑程序的其他模拟和/或数字电路。逻辑程序可以包括一个或多个程序，包括图像/信号处理程序58、挂接检测程序、路径推导程序128和操作程序130。来自成像器40或感测系统46的其他部件的信息可以经由车辆12的通信网络供应到控制器14，所述通信网络可以包括控制器局域网(CAN)、局域互连网(LIN)或汽车行业中使用的其他协议。应了解，控制器14可以是独立式专用控制器，或可以是除了任何其他可设想的车载或车外车辆控制系统之外还与成像器40或挂接辅助系统10的其他部件集成的共享控制器。

控制器14可以包括适合于控制本文所述的挂接辅助系统10的各种部件的软件和/或处理电路的任何组合，包括但不限于微处理器、微控制器、专用集成电路、可编程门阵列和任何其他数字和/或模拟部件，以及前述的组合，以及用于收发控制信号、驱动信号、功率信号、传感器信号等的输入和输出。除非明确地提供或以其他方式从上下文中明晰不同的含义，否则所有此类计算装置和环境都意图落入如本文所使用的术语“控制器”或“处理器”的含义内。

进一步参考图2至图6，控制器14可以根据所接收的全部或一部分信息来生成车辆转向信息和命令。此后，可以将车辆转向信息和命令提供给动力助力转向系统80以用于影响车辆12的转向以实现用于与挂车18的联接器16对准的命令行驶路径20。还应当了解，图像/信号处理程序58可以由例如在车辆12的独立成像系统36内的专用处理器执行，所述专用处理器可以将其图像/信号处理的结果输出到车辆12的其他部件和系统(包括微处理器124)。此外，完成诸如本文所述的图像/信号处理功能性的任何系统、计算机、处理器等可以在本文中被称为“图像/信号处理器”，而不管其还可以实施的其他功能性(包括与执行图像/信号处理程序58同时实施的功能性)如何。

在一些示例中，图像/信号处理程序58可以被编程为或以其他方式被配置为在图像数据56内定位联接器16。在一些情况下，图像/信号处理程序58可以基于联接器16(或总的来说，挂接件)的存储的或以其他方式已知的视觉特性来识别图像数据56内的联接器16。在一些情况下，呈贴纸等形式的标记可以与标题为“挂车监测系统和方法(TRAILERMONITORING SYSTEM AND METHOD)”的共同转让的美国专利号9,102,271中描述的方式类似的方式在相对于联接器16的特定位置中与挂车18附连，所述专利的全部公开内容以引用方式并入本文。在此类示例中，图像/信号处理程序58可以被编程为：识别用于图像数据56中的位置的标记的特性以及联接器16相对于这种标记的定位，使得可以基于标记位置确定联接器16的位置。另外或替代地，控制器14可以经由触摸屏116和/或便携式装置122上的提示来寻求对联接器16的确认。如果未对联接器16确定进行确认，则可以提供另外的图像/信号处理，或者可以使用触摸屏116或另一输入来允许用户U在触摸屏116上移动联接器16的所描绘位置134，而促进对联接器16的位置134的用户调整，控制器14使用所述触摸屏116或另一输入以基于图像数据56的上述使用来调整联接器16相对于车辆12的位置134的确定。替代地，用户U可以在视觉上确定联接器16在HMI 114上呈现的图像内的位置134，并且可以以与在2017年5月1日提交并且标题为“用于自动挂接挂车的系统(SYSTEM TO AUTOMATEHITCHING A TRAILER)”的共同未决的共同转让的美国专利申请号15/583,014中描述的方式类似的方式提供触摸输入，所述申请的全部公开内容以引用方式并入本文。然后，图像/信号处理程序58可以将触摸输入的位置与应用于图像块54的坐标系关联。

如图3至图6所示，在挂接辅助系统10的一些示例性实例中，图像/信号处理程序58和操作程序130可以彼此结合使用以确定路径20，挂接辅助系统10可以沿着所述路径20引导车辆12以使挂接球26与挂车18的联接器16对准。在所示示例中，车辆12相对于挂车18的初始位置可以使得联接器16位于侧成像器42的视野52a中，其中车辆12相对于挂车18横向定位，但是联接器16几乎与挂接球26纵向对准。以这种方式，在启动挂接辅助系统10时，诸如通过触摸屏116上的用户输入，例如图像/信号处理程序58可以识别成像器42的图像数据56内的联接器16并根据上述示例使用图像数据56或通过其他已知手段来估计联接器16相对于挂接球26的位置134，所述其他已知手段包括通过接收图像数据56内的焦距信息以确定距联接器16的距离D_c和联接器16与车辆12的纵轴之间的偏移角度α_c。一旦联接器16的定位D_c、α_c已经确定并且任选地由用户U确认，控制器14就可以至少控制车辆转向系统80来控制车辆12沿期望路径20的移动以将车辆挂接球26与联接器16对准。

继续参考图3，如上面所讨论的，控制器14(图2)在已经估计了联接器16的定位D_c、α_c之后，在一些示例中可以执行路径推导程序128以确定车辆路径20以使车辆挂接球26与联接器16对准。控制器14可以存储车辆12的各种特性，包括轴距W、从后车桥到挂接球26的距离L以及转向轮82可以转动的最大角度δ_max。如图所示，轴距W和当前转向角δ可以用于根据以下方程式确定车辆12的对应转弯半径ρ：

其中轴距W是固定的，并且转向角δ可以通过控制器14与转向系统80通信来控制，如上面所讨论。以这种方式，当已知最大转向角δ_max时，转弯半径的最小可能值ρ_min被确定为：

路径推导程序128可以被编程为推导车辆路径20以将车辆挂接球26的已知位置与联接器16的估计位置134对准，其考虑所确定的最小转弯半径ρ_min，这可以允许路径20使用最小量的空间和操纵。通过这种方式，路径推导程序128可以使用车辆12的位置(所述位置可以基于车辆12的中心62、沿着后车桥的位置、航迹推算装置68的位置，或在坐标系上的另一个已知位置)来确定距联接器16的横向距离和距联接器16的前向或后向距离，并推导路径20，所述路径20在转向系统80的限制内实现车辆12的横向和/或前后移动。对路径20的推导还考虑挂接球26相对于车辆12的跟踪位置的定位(所述定位可以对应于车辆12的质心62、GPS接收器的位置或另一个指定的已知区域)以确定车辆12的所需定位以使挂接球26与联接器16对准。

一旦已经确定了包括端点132的投影路径20，控制器14就可以至少控制车辆12的转向系统80，其中动力传动系统控制系统98和制动控制系统96(无论是由驾驶员控制还是由控制器14控制)控制车辆12的速度(向前或向后)。以这种方式，控制器14可以在车辆12移动期间从定位系统66接收关于车辆12的位置的数据，同时控制转向系统80将车辆12保持沿着路径20。已经基于车辆12和转向系统80的几何形状确定的路径20可以根据车辆12沿着路径的位置调整转向角δ，如路径20所示。

如图3所示，挂车18相对于车辆12的初始定位可以使得车辆12的前向移动对于期望的车辆路径20是需要的，诸如当挂车18横向偏移到车辆12的侧面时。以这种方式，路径20可以包括由拐点138分开的车辆12的向前行驶或向后行驶的各种路段136，在所述拐点处，车辆12在向前移动与向后移动之间进行转变。如本文所使用的，“拐点”是沿着车辆路径20的其中车辆状况改变的任何点。车辆状况包括但不限于速度变化、转向角δ的变化、车辆方向的变化和/或可以调整的任何其他可能的车辆状况。例如，如果改变车辆速度，则拐点138可以位于速度改变的位置。在一些示例中，路径推导程序128可以被配置成包括在到达挂接球26与联接器16的位置134对准的点之前的定义距离的笔直倒退路段136。可以确定其余的路段136来在可能的最小区域内和/或以最小数量的总路段136或拐点138实现横向和向前/向后移动。在图3的所示示例中，路径20可以包括两个路段136，所述两个路段136共同横越车辆12的横向移动，同时提供笔直的向后倒退的路段136以使挂接球26进入联接器16的偏移位置134，其中一个路段包括在向右转弯方向上具有最大转向角δ_max的向前行驶，并且另一个路段包括在向左转弯方向上具有最大转向角δ_max的向前行驶。随后，包括拐点138，在所述拐点138中，车辆12从向前行驶转变成向后行驶，接着是前面提到的笔直的向后倒退路段136。应注意，可以使用所描绘的路径20的变化，包括以下变化：在小于最大转向角δ_max的向右转向角δ处的单个向前行驶路段136，接着是拐点138以及在最大向左转向角δ_max处的向后行驶路段136，其具有较短的笔直倒退路段136，还有另外的路径20是可能的。

在一些情况下，挂接辅助系统10可以被配置成仅与车辆12反向操作，在这种情况下，挂接辅助系统10可以根据需要提示驾驶员驾驶车辆12以相对于车辆12(包括相对于其后部)将挂车18定位在指定区域，使得路径推导程序128可以确定包括向后行驶的车辆路径20。这样的指令可以进一步提示驾驶员相对于挂车18定位车辆12以补偿挂接辅助系统10的其他限制，包括用于识别联接器16的特定距离、最小偏移角度α_c等。还应注意，当车辆12横越路径20时，包括将车辆12定位在挂车18的前方，并且当车辆12接近联接器16时，对联接器16的定位D_c，α_c的估计可以变得更准确。因此，可以推导这样的估计，并且在确定路径20的调整的初始端点132时在需要时使用这样的估计来更新路径推导程序128。

参考图5和图6，用于确定将挂接球26置于投影位置以与联接器16对准的车辆路径20的初始端点132的策略包括计算联接器16的移动的实际或近似轨迹，同时将联接器16降低到挂接球26上。然后，如上所述或以其他方式推导出初始端点132，以将挂接球26放置在该轨迹上的期望位置140处。实际上，通过确定联接器16的高度H_c和挂接球26的高度H_hb之间的差来实施这种方案，所述差表示联接器16将降低以与挂接球26接合的竖直距离。然后，使用所确定的轨迹将竖直距离与联接器16由竖直距离导致的在行驶方向上的移动的对应水平距离Δx相关。该水平距离Δx可以作为其期望的初始端点132输入到路径推导程序128中，或者可以用作在路径20以笔直倒退路段136结束时从联接器16的初始确定的位置134推导的初始端点132的偏移，如图3所示。

再次参考图5和图6，操作程序130可以继续引导车辆12，直到挂接球26相对于联接器16处于期望的最终端点140，以在联接器16下降到与挂接球26对准和/或接合时使联接器16与挂接球26接合。在上面讨论的示例中，图像/信号处理程序58在执行操作程序130期间监测联接器16的定位D_c、α_c，包括当联接器16进入后成像器40的更清晰视野时，同时车辆12继续沿着路径20移动。如上所述，车辆12的位置也可以由航迹推算装置68监测，其中在路径20和/或初始端点132可以被改善或应该被更新的情况下(由于例如因更接近的分辨率或另外的图像数据56改进的高度H_c、距离D_c或偏移角度α_c信息)，包括当车辆12移动靠近挂车18时，联接器16的位置134被更新并且被馈送到路径推导程序128中。在一些情况下，可以假设联接器16是静态的，使得可以通过继续跟踪联接器16来跟踪车辆12的位置，以消除使用航迹推算装置68的需要。以类似的方式，操作程序130的修改的变化可以进行预定序列的操纵，其涉及以最大转向角δ_max或小于其的转向角来使车辆12转向，同时跟踪联接器16的位置D_c、α_c以相对于联接器16的跟踪位置134收敛挂接球26相对于其期望的最终端点140的已知位置。

参考图7，车辆12和挂车18被示出为位于坐标系142中。坐标系142由控制器14生成，以基于由感测系统46提供的信息在位置上将车辆12和挂车18相关。如所描绘，坐标系142是具有x轴和y轴的局部笛卡尔坐标系。在所描绘的示例中，x轴与挂车18的纵轴重合，并且因此这两个术语在本文中可互换使用。坐标系142包括设定在示出为联接器球窝34的联接器16处的原点O(x＝0，y＝0)。控制器14还生成示出为扇区144的边界区，所述边界区起于联接器球窝34并且从其向前投影。扇区144包括由第一半径146、第二半径148和其间的弧150所包围的平面。扇区144的大小是基于第一半径146和第二半径148之间的角度α。所述角度α由以下方程式提供：

其中L是从挂接球26到车辆12的后车桥100的距离，并且ρ_min是车辆12的最小转弯半径。在原点O设定在联接器16处并且x轴与挂车18的纵轴重合的示例中，第一半径146相对于挂车18的纵轴的角度由以下方程式提供：

其中ψ是车辆12相对于x轴的前进方向。第二半径148相对于挂车18的纵轴的角度由以下方程式提供：

关于所描绘的示例，在车辆12的前进方向ψ为0度的情况下，扇区144的第一半径146和第二半径148两者的角度分别为

和

出于比较目的，图8示例性地示出了处于前进方向ψ为约10度或

弧度的车辆12。在这种特定情况下，扇区144的第一半径146和第二半径148的角度分别为

和

关于本文描述的示例，扇区144的大小是固定的，而其取向或对准方向是动态的。即，扇区144响应于车辆12的前进方向ψ的变化而围绕联接器球窝34旋转。

参考图9和图10，如果挂接球26位于扇区144内，则控制器14限定朝向挂车18的车辆倒退路径20。关于本文提供的示例，车辆倒退路径20对应于挂接球26朝向联接器球窝34的轨迹。一旦挂接球26到达其轨迹的末端，挂接球26和联接器球窝34就大致对准以使得挂车18能够挂接到车辆12。如图9所示，车辆倒退路径20可以是笔直的，以便对应于挂接球26与联接器球窝34之间的最短距离。替代地，如图10所示，为了使车辆12与挂车18更好地对准，系统10可以首先使车辆12沿着其当前前进方向152倒退，以减小挂接球26与联接器球窝34之间在y轴方向上的偏移。在所描绘的示例中，一旦挂接球26与挂车18的纵轴相交，控制器14就限定车辆倒退路径20。在所描绘的示例中，车辆倒退路径20是与挂车18的纵轴重合的笔直的倒退路径20。然而，将理解，假设挂接球26保持在扇区144内，则车辆倒退路径20可以在沿着车辆12的当前前进方向152的任何点生成，渐渐地引向并延伸经过挂车18的纵轴。

参考图11，车辆倒退路径20相对于挂车18的纵轴的角度ψ_路径由以下方程式提供：

其中x_hb，y_hb表示挂接球26的x，y坐标，并且x_hs，y_hs表示联接器球窝34的x，y坐标。一旦控制器14确定车辆倒退路径20的角度ψ_路径，则控制器14可以确定用于使车辆12沿着车辆倒退路径20转向的转向角δ。所述转向角δ由以下方程式提供：

或

其中W是车辆12的轴距，L是从挂接球26到后车桥100的距离，并且ψ是车辆12相对于挂车18的纵轴的前进方向。转向角的正值和负值δ表示车辆12的倒退方向，诸如顺时针和逆时针。应当理解，如果需要，可以使用其他符号规约。

如本文所述，扇区144的取向或对准方向响应于车辆12的前进方向ψ的变化而变化。例如，如图12所示，响应于车辆12从其沿着倒退路径20的初始位置(以实线示出)行驶到沿着车辆倒退路径20的随后位置(以虚线示出)，扇区144顺时针旋转到新位置。扇区144的动力学方面使得控制器14能够在出现跟踪错误(诸如错误坐标被分派到联接器球窝34)的情况下重新限定车辆倒退路径20。

在挂接球26位于扇区144外部的情况下，系统10可以经由车辆通知系统106向驾驶员通知所述情况。在一些示例中，控制器14在车辆显示器118上生成坐标系142(图7)作为视觉辅助，以引导车辆12的驾驶员进行操纵，以便将挂接球26定位在扇区144内。在其他示例中，系统10可以自主地或半自主地操纵车辆12以将挂接球26定位在扇区144内。无论操纵是手动完成还是自主完成，均应理解，用于将挂接球26定位在扇区144内的操纵包括操纵车辆12前进、使车辆12后退或其组合。在自主控制方案下，控制器14可以操作车辆制动控制系统96、动力传动系统控制系统98和动力助力转向系统80，使得驾驶员仅需要监控对车辆12的操纵。相反，在半自主控制方案下，控制器14可能仅操作前述部件中的一些，因此需要驾驶员干预。例如，在控制器14操作助力转向系统80以将车辆12操纵到扇区144中时，可能需要驾驶员踩踏油门和制动器。在任何情况下，一旦挂接球26处在扇区144内，控制器14就可以根据本文描述的任何示例生成车辆倒退路径20并且确定对应的转向角δ。为了使车辆12沿着车辆倒退路径20后退，应理解，系统10可以采用对车辆12的自主或半自主控制。替代地，驾驶员可以使用在车辆显示器118(如果提供的话)上生成的坐标系142和扇区144来使车辆12沿着车辆倒退路径20后退。

参考图13，在某些情况下，当挂接球与联接器16对准时，车辆可能向挂接辅助系统10的用户U提供选择车辆前进方向的机会ψ以避开处在车辆12和/或挂车18附近的一个或多个障碍物154(图14)。在这种情况下，车辆内和/或集并在任何电子装置内的显示器可能说明供用户U从中选择的各种车辆前进方向ψ和/或用户U可以输入期望的取向。或者，替代地，当挂接辅助系统10被启动时车辆的起始前进方向ψ和/或在使用挂接辅助系统10期间的任何其他时间的角度可以被选择为默认的优选车辆前进方向ψ(图14)。在这种情况下，车辆内和/或集并在任何电子装置内的显示器可能说明/动画表明当用户U在启动挂接辅助系统10之前或其使用期间对车辆进行定位时，优选的车辆前进方向遵循实际的车辆前进方向。

参考图14至图17，一旦确定优选的车辆前进方向ψ，就确定车辆路径20，同时避开障碍物154。为确定车辆路径20，同时避开任何靠近的障碍物154，挂接辅助系统10可以利用车辆起始前进方向ψ确定车辆12的向前部分156与任何障碍物154之间的最高位置p_um。最高位置p_um可以是车辆12距挂车18最远的位置。应当理解，最高位置p_um可以计算为车辆在接触任何障碍物154之前可以从其初始位置向前行驶的最大距离。例如，如图16中示例性地所示，车辆的左前角部分156将是车辆接触障碍物154的第一部分。因此，车辆的左前角的最高位置p_um(x_um，y_um，ψ_s)可以通过以下方程式计算：

y_um＝y_obs-L_fsinψ_s-0.5V_wcosψ_s，和 (8)

其中L_f是从车辆后车桥到车辆12的前部156的距离，V_w是车辆的宽度，x_s是车辆12在x方向上的起始位置，并且y_s是车辆12在y方向上的起始位置，ψ_s是车辆12的起始前进方向，并且y_obs是障碍物154在y方向上的位置。

类似地，挂接辅助系统10可以从当前车辆位置p_s利用车辆起始前进方向ψ确定车辆12的后部158与任何障碍物154和/或挂车18之间的最低位置p_lm，如图17中示例性地示出。车辆12的最低位置p_lm(x_lm，y_lm，ψ_s)可以通过以下方程式来计算：

y_lm＝L_rsinψ_s+0.5V_wcosψ_s，和 (10)

其中L_r是从车辆后车桥到车辆12的后部158的距离。最低位置p_lm可以是车辆12距离挂车18最近的位置。现在参考图18，如本文所提供，诸如当挂车18横向偏移至车辆12的侧面时，挂车18相对于车辆12的初始定位可以使得期望的车辆路径20需要车辆12的向前移动。以这种方式，路径20可以包括由拐点138分开的车辆12的向前行驶或向后行驶的各种路段136，在所述拐点处，车辆12在向前移动与向后移动之间进行转变。在一些示例中，路径20可以包括一个或多个路段136，所述一个或多个路段共同横越车辆12的横向移动，同时提供直线向后倒退以将挂接球26带到联接器16的偏移位置134的路段136。在一些情况下，路径20可以包括一个或多个路段136，所述一个或多个路段136共同地通过一个或多个“S形转弯”横越车辆12的横向移动，其可以被定义为以沿第一方向与中间位置偏移的转向角δ执行的路段136和以沿第二相反方向与中间位置偏移的转向角δ执行的随后路段136。

现在参考图18，如本文所提供，为了确定车辆路径20，挂接辅助系统10可以计算将车辆从初始位置移动到目标最终位置的任何数量的路段。在一些情况下，确定路径20是否可行用于沿预定义车辆前进方向ψ使挂接球26和联接器16对准。在这种情况下，每个路段都是基于每个路段的转弯半径的中心点C₁、C₂来计算。例如，可以通过首先确定每个非线性路段的中心点C₁、C₂来计算路段。因此，通过以下方程式，从目标位置p_t(x_t，y_t，ψ_t)计算第一旋转中心c₁的x和y坐标：

x_c1＝x_t+ρsinψ_t，和 (12)

y_c1＝y_t-ρsinψ_t， (13)其中ρ是车辆12在每个路段期间的转弯半径。通过以下方程式，从起始位置p_s(x_s，y_s，ψ_s)计算第一旋转中心c₂的x和y坐标：

x_c2＝x_s-ρsinψ_s，和 (14)

y_c2＝y_s+ρsinψ_s。 (15)由于第一路段和第二路段在一个共同点(其是拐点)处相交，因此可以使用以下方程式确定该点：

(x_c1-x_c2)²+(y_c1-y_c2)²＝(2ρ)²。 (16)从以上方程式代入x_c1、y_c1、x_c2、y_c2并求解所得方程式，可以计算出半径ρ。然后，其中两个路段相交的拐点p₁的x和y坐标可以通过以下方程式求解：

和 (17)

另外，车辆12在第一拐点p₁处的前进方向ψ可以通过以下方程式计算：

ψ_p1＝ψ_t-θ₁， (19)

其中θ₁是对应的第一路段的旋转角度，所述旋转角度可以通过应用余弦定律来计算，因为三角形c₁p_tp₁的各部分的长度是已知的。如果半径ρ大于或等于车辆12的最小转弯半径ρ_min，则确定可行路径20，并且操作程序130可以继续引导车辆12，直到挂接球26相对于联接器16处于期望的最终端点140以在将联接器16降低与挂接球26对准和/或接合时使联接器16与挂接球26接合。

参考图19，如果半径ρ小于车辆12的最小转弯半径ρ_min，则挂接辅助系统10可以确定是否可以找到一个或多个可能形成S形转弯的路段，来使车辆12从目标位置p_t移动至通过本文描述的方法获得的最大前进位置p_um。找到S形转弯的每个路段的中心点C₁、C₂、转弯半径ρ和拐点p₂的方法可以类似于上文在方程式12至19中所述的计算。如果找到有效的S形转弯，其中半径ρ大于或等于车辆12的最小转弯半径ρ_min，则可以确定车辆路径20，因为从最高位置p_um到起点p_s的路径20是笔直的移动。

参考图20，如果半径ρ小于车辆12的最小转弯半径ρ_min，则挂接辅助系统10可以确定是否可以利用可以形成任何数量的S形转弯的一个或多个路段来将车辆12从其当前位置移动到处于前方和/或后方的障碍物154。在某些情况下，在这一点上，转弯半径ρ可以预定义为最小转弯半径ρ_min。例如，如图20中示例性地所示，可以通过以下方程式计算S形转弯路段的中心、转弯半径ρ和拐点：

x_c1＝x_t+ρ_minsinψ_t， (20)

y_c1＝y_t-ρ_mincosψ_t， (21)

y_c2＝y_um+ρ_mincosψ_s， (22)

ψ_p1＝ψ_t-θ₁， (26)

ψ_p2＝ψ_s， (27)

x_p2＝(x_p1-x_c2)cos(ψ_p2-ψ_p1)-(y_p1-y_c2)sin(ψ_p2-ψ_p1)+x_c2，和 (28)

y_p2＝(x_p1-x_c2)sin(ψ_p2-ψ_p1)+(y_p1-y_c2)cos(ψ_p2-ψ_p1)+_yc2。 (29)

参考图21，挂接辅助系统10可以确定是否可以找到S形转弯路段以将车辆12从第二拐点移动到起始位置p_s。可以使用本文提供的方法找到用于确定S形转弯的中心点C₁、C₂、转弯半径和拐点p₃的方法。如前所述，如果找到有效的S形转弯，其中半径ρ大于或等于车辆的最小转弯半径ρ_min，则可以确定车辆路径20。

参考图22，如果半径ρ小于车辆12的最小转弯半径ρ_min，则挂接辅助系统10可以确定附加路段是否可以使车辆12从当前位置p₂移动到最大后方位置p_lm，，所述最大后方位置在方程式10和11中确定。用于确定附加路段的方法可以与上面讨论的其他路段相同。如果找到有效的S形转弯，其中半径ρ大于或等于车辆12的最小转弯半径ρ_min，则可以确定车辆路径20，因为从最低位置p_lm到起点p_s的路径20是笔直的移动。

参考图23，如果半径ρ小于车辆12的最小转弯半径ρ_min，则挂接辅助系统10可以确定附加路段是否可以使车辆12从当前位置p₂移动到最大后方位置p₄，，并且车辆12沿着初始车辆前进方向ψ取向。使车辆12从当前位置p₂移动到下一路段p₄的末端的路段类似于沿着p_t和p₂之间的路段的移动，除了车辆12正在朝向挂车18移动之外。可以重复此方法以纵向和/或横向移动车辆12，使得最终路段可以是笔直的，其中车辆12沿预定义的前进方向ψ对准。

一旦已经计算出车辆路径20，操作程序就可以以计算的相反顺序执行每个路段，以使车辆朝挂车18移动，因为这些路段是从最终端点朝车辆当前位置返回而计算的。在一些情况下，挂接辅助系统10可能确定以任意数量的路段和/或预定最大数量的路段，与预定义的车辆前进方向ψ对准可能不可行。

参考图24，示出了根据一些示例的将挂接总成22与联接器16对准的方法160。具体地，在步骤162处，启动挂接辅助系统10。一旦启动了挂接辅助系统10，控制器14就可以在步骤164处使用车辆12的感测系统46(图2)来获得车辆12、挂车18和障碍物信息。应当理解，当挂接辅助系统10被启动时，最终的车辆前进方向ψ被自动选择为初始车辆前进方向ψ。在步骤166处，挂接辅助系统10确定期望的车辆前进方向ψ，所述车辆前进方向可以由用户U输入和/或在挂接辅助系统10中预定义。一旦定位了挂车18和靠近车辆12的障碍物154，则挂车辅助系统10可以在步骤168处确定最高位置p_um和最低位置p_lm。接下来，路径规划方法开始从目标车辆位置推导路径，在所述目标车辆位置，挂接球26与联接器16沿预定义的车辆前进方向ψ对准。

在步骤170处，控制器14使用路径推导程序128来确定从当前位置到起始位置的路径20是否可行。如果这样的路径20是可行的，则所述方法继续到步骤182。

如果在步骤170处路径20不可行，则所述方法继续到步骤172，在该步骤中，挂接辅助系统10确定是否可以获得从当前车辆位置到最高位置p_um的可行路径20。如果确实存在路径20，则所述方法继续到步骤182。

如果在步骤172处路径20不可行，则所述方法继续到步骤174，在该步骤中，挂接辅助系统10利用S形转弯使车辆12沿纵向方向朝向处于前方的物体以及沿横向方向朝向起始位置移动，其可以同时完成。接下来，在步骤176处，挂接辅助系统10确定是否存在从车辆12的新当前位置到起始位置的可行路径20。如果存在这样的可行路径20，则所述方法继续到步骤182。

如果在步骤176处不存在可行路径20，则挂接辅助系统10在步骤178处确定是否存在从车辆12的当前位置到最低位置p_lm的可行路径20。如果确实存在这样的路径20，则所述方法继续到步骤182。如果路径20仍然不可行，则所述方法继续到步骤180，在该步骤中，通过S形转弯操纵车辆12使得车辆12同时沿纵向方向朝向挂车18移动以及沿横向方向朝向起始位置移动。接下来，所述方法可以返回到步骤170并规划更多的路径路段，直到找到从目标车辆位置到起始车辆位置的可行路径20。

一旦推导出路径20，挂接辅助系统10就可以在步骤182处颠倒沿路径20的各路段操纵车辆12的顺序。然后，当在步骤182处车辆12执行自动挂接操作时，挂接辅助系统10可以要求用户U至少放弃对车辆12的方向盘88(以及任选地，在控制器14在执行操作程序130期间负责控制动力传动系控制系统98和制动控制系统96的挂接辅助系统10的各种实施方式中，为节气门100和制动器)的控制。当已经确认用户U并未试图控制转向系统80(例如，使用扭矩传感器94)时，控制器14开始使车辆12沿确定的路径20移动。此外，挂接辅助系统10可以确定变速器系统102是否处于正确的挡位并且可以换挡到期望的挡位或者提示用户U换挡到期望的挡位。然后，当用户U或控制器14使用动力传动系统控制系统98和制动控制系统96控制车辆12的速度时，挂接辅助系统10则可以控制转向系统80以保持车辆12沿着路径20。一旦挂接球26与联接器16对准，则方法160在步骤184处结束。

通过使用本公开可以得到各种优点。例如，所公开的挂接辅助系统的使用提供了一种用于将挂接总成与联接器对准同时避开处于附近的障碍物的系统。此外，挂接辅助系统可以利用各种操纵(诸如S形转弯)以横向和/或纵向改变车辆相对于挂车的位置。可以输入车辆的初始前进方向，使得当挂接总成和联接器彼此对准时，可以将车辆设置在预定方向上。用户U可以选择期望的前进方向和/或挂接辅助系统可以在默认的前进方向上与挂接总成和联接器对准。

根据一些示例，本文提供了一种挂接辅助系统。所述挂接辅助系统包括被配置成检测挂车和靠近挂车的障碍物的感测系统。所述挂接辅助系统还包括控制器，所述控制器与感测系统通信并且被配置成当车辆的挂接球与挂车的联接器对准时限定车辆前进方向；确定车辆的最高位置；确定车辆的最低位置；并且确定在挂车的联接器处于最高位置和最低位置内时使车辆的挂接总成与挂车的联接器对准的车辆路径。所述挂接辅助系统的示例可以包括以下特征中的任一者或它们的组合：

·联接器包括联接器球窝，并且挂接总成包括挂接球；

·障碍物限定最高位置，并且挂车限定最低位置；

·控制器确定在车辆沿向后方向操纵的情况下是否存在从初始位置到联接器的可行路径；

·车辆在朝向挂车向后移动之前被向前操纵到最高位置；

·所述车辆是通过一个或多个S形转弯路段操纵以相对于挂车沿横向方向移动车辆；

·将车辆从初始位置操纵到最高位置，然后操纵到最低位置；

·最高位置由其中车辆的前部在障碍物的预定义距离内的位置限定；

·最低位置由其中车辆的后部在挂车的预定义距离内的位置限定；

·用于接受车辆的前进方向的输入装置；

·所述输入装置是设置在车辆内的触摸屏装置；

·控制器通过一个或多个路段确定从联接器到车辆的当前位置的车辆路径，并且车辆以相反的顺序执行每个路段，以沿着规划的车辆路径操纵车辆；和/或

·当启动挂接辅助系统时，自动地选择最终的车辆前进方向为初始的车辆前进方向。

此外，本文提供了一种挂接辅助方法。所述方法包括检测挂车的联接器。所述方法还包括检测车辆和物体之间的最高位置。所述方法还包括检测车辆和挂车之间的最低位置。另外，所述方法包括限定具有一个或多个非线性路段的车辆倒退路径。最后，所述方法包括以挂车和车辆之间的预定义偏移角度使挂接球与联接器对准。所述挂接辅助方法的示例可以包括以下特征和/或步骤中的任一者或它们的组合：

根据各种示例，本文提供了一种挂接辅助系统。所述挂接辅助系统包括被配置成检测挂车和靠近挂车的障碍物的感测系统。挂接辅助系统还包括控制器，所述控制器与感测系统通信并且被配置成：当车辆的挂接球与挂车的联接器对准时限定车辆前进方向；操纵车辆到靠近障碍物的最高位置；并且从最高位置确定使联接器与挂接球对准的车辆路径。所述挂接辅助系统的示例可以包括以下特征中的任一者或它们的组合：

·控制器还在车辆返回到最高位置以相对于挂车沿横向方向移动车辆之前操纵车辆到最低位置；

·用于接受车辆的前进方向的输入装置；

·所述车辆通过一个或多个S形转弯路段操纵以相对于挂车沿横向方向移动车辆；

·输入装置是设置在车辆内的触摸屏装置；和/或

·当启动挂车辅助系统时，最终的车辆前进方向是车辆和挂车之间的共同偏移，作为初始偏移。

本领域普通技术人员应理解，所述发明和其他部件的构造不限于任何特定材料。除非本文另有描述，否则本文所公开的本发明的其他示例性示例可以由多种材料形成。

出于本公开的目的，术语“联接”(以其所有形式，联接、联接的、被联接等)总体上意指两个部件(电气的或机械的)与彼此的直接或间接连接。这种连接本质上可以是固定的或者本质上是可移动的。这种连接可以利用两个部件(电气的或机械的)以及任何额外的中间构件实现，其彼此或与两个部件一体地形成为单个整体。除非另有陈述，否则这种连接可以本质上是永久的，或者可以本质上是可移除的或可释放的。

此外，实现相同功能性的任何部件布置有效地“相关联”，使得实现期望的功能性。因此，在本文中组合以便实现特定功能性的任何两个部件可以被看作彼此“相关联”，使得实现期望的功能性，而不论架构或中间部件如何。同样地，如此相关联的任何两个部件也可以被视作彼此“可操作地连接”或“可操作地联接”以实现期望的功能性，并且能够如此相关联的任何两个部件也可以被视作彼此“能可操作地联接”以实现期望的功能性。能可操作地联接的一些示例包括但不限于可物理地配对的和/或物理地交互的部件、和/或可无线地交互的和/或无线地交互的部件、和/或逻辑地交互的和/或可逻辑地交互的部件。此外，应理解，在术语“……的”之后的部件可以设置在任何可行位置(例如，设置在车辆上、车辆内、和/或车辆外部)，使得所述部件可以以本文所描述的任何方式起作用。

本文所公开的系统、设备、装置和方法的实施方式可以包括或利用包括计算机硬件的专用或通用计算机，所述计算机硬件诸如一个或多个处理器和系统存储器，如本文所论述。本公开的范围内的实施方式还可以包括用于承载或存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理介质和其他计算机可读介质。此类计算机可读介质可以是可以由通用或专用计算机系统访问的任何可用介质。存储计算机可执行指令的计算机可读介质是计算机存储介质(装置)。承载计算机可执行指令的计算机可读介质是传输介质。因此，作为示例而非限制，本公开的实施方式可以包括至少两种截然不同的计算机可读介质：计算机存储介质(装置)和传输介质。

计算机存储介质(装置)包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、固态驱动器(“SSD”)(例如，基于RAM)、快闪存储器、相变存储器(“PCM”)、其他类型的存储器、其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或者可以用于以计算机可执行指令或数据结构的形式存储所需程序代码手段并且可以由通用或专用计算机访问的任何其他介质。

本文公开的装置、系统和方法的实施方式可以通过计算机网络进行通信。“网络”被定义为使得能够在计算机系统和/或模块和/或其他便携式装置之间传送电子数据的一个或多个数据链路。当信息通过网络或另一通信连接(硬连线、无线、或者硬连线或无线的任何组合)而传输或提供给计算机时，计算机将连接适当地视为传输介质。传输介质可以包括网络和/或数据链路，所述网络和/或数据链路可以用于以计算机可执行指令或数据结构的形式承载期望程序代码手段且可以由通用或专用计算机访问。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

计算机可执行指令包括例如指令和数据，当在处理器处被执行时，所述指令和数据致使通用计算机、专用计算机或专用处理装置执行特定功能或功能组。计算机可执行指令可以是例如二进制中间格式的指令，诸如汇编语言或甚至源代码。虽然已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但应当理解，所附权利要求中所限定的主题不一定受限于所述特征或上述动作。相反，所述特征和动作作为实施权利要求的示例性形式被公开。

本领域技术人员应当了解，本公开可以在具有许多类型的计算机系统配置的网络计算环境中实践，所述计算机系统配置包括内置式车辆计算机、个人计算机、台式计算机、膝上型计算机、消息处理器、手持式装置、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子器件、网络PC、小型计算机、大型计算机、移动电话、PDA、平板、寻呼机、路由器、交换机、各种存储装置等。本公开还可以在分布式系统环境中实践，其中通过网络链接(通过硬连线数据链路、无线数据链路，或者通过硬连线数据链路和无线数据链路的任何组合)的本地计算机系统和远程计算机系统都执行任务。在分布式系统环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储装置两者中。

此外，在适当的情况下，本文所述的功能可以在以下中的一者或多者中执行：硬件、软件、固件、数字部件或模拟部件。例如，可以编程一个或多个专用集成电路(ASIC)以执行本文所描述的系统和程序中的一个或多个。某些术语贯穿本说明书和权利要求被使用来指代特定系统部件。如本领域技术人员应当了解，部件可以用不同名称进行指代。本文件并不意图区分名称不同但功能相同的部件。

应当指出，上文所论述的传感器示例可以包括计算机硬件、软件、固件或者它们的任何组合以执行它们的功能中的至少一部分。例如，传感器可以包括被配置为在一个或多个处理器中执行的计算机代码，并且可以包括由计算机代码控制的硬件逻辑/电路。这些示例性装置在本文中出于说明的目的而提供，而不意图是限制性的。本公开的示例可以在其他类型的装置中实施，如相关领域的技术人员将了解。

本公开的至少一些示例已针对包括存储在任何计算机可用介质上的此类逻辑(例如，呈软件的形式)的计算机程序产品。此类软件在一个或多个数据处理装置中执行时致使装置如本文所述进行操作。

同样重要的是要指出，如示例性示例中所示出的本发明的元件的构造和布置仅仅是说明性的。虽然本公开仅详细描述了本创新的一些示例，但审查本公开的本领域技术人员将容易了解，在本质上不脱离所述主题的新颖教导和优点的情况下，许多修改是可行的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料使用、颜色、取向等方面的变化)。例如，被示为一体地形成的元件可以由多个部分构造而成或者被示为多个部分的元件可以一体地形成，交互的操作可以倒过来或以其他方式改变，系统的结构和/或构件或者连接器或其他元件的长度或宽度可以改变，设在元件之间的调整位置的性质或数量可以改变。应当指出，系统的元件和/或组件可由多种材料中的任一种构造而成，所述材料以多种颜色、纹理和组合中的任一种来提供足够的强度或耐久性。因此，所有此类修改意图包括在本创新的范围内。在不脱离本创新的精神的情况下，可以在期望和其他示例性示例的设计、工况和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。

应当理解，任何所述过程或所述过程内的步骤可以与其他公开的过程或步骤组合以形成本发明范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程是出于说明目的，而不应解释为限制性的。

还应理解，可以在不脱离本公开的概念的情况下对前述结构和方法作出改变和修改，且还应理解，此类概念意图被所附权利要求涵盖，除非这些权利要求通过其语言另外明确陈述。

根据本发明，提供了一种挂接辅助系统，其具有：感测系统，其被配置成检测挂车和靠近所述挂车的障碍物；以及控制器，其与所述感测系统通信并且被配置成：在车辆的挂接球与挂车的联接器对准时限定相对于挂车的最终车辆前进方向，将车辆操纵到靠近障碍物的最高位置，并且从最高位置确定将联接器与挂接球对准的车辆路径。

根据一个实施例，控制器还在车辆返回到最高位置以相对于挂车沿横向方向移动车辆之前操纵车辆到最低位置。

根据一个实施例，本发明的特征还在于一种用于接受车辆前进方向的输入装置。

根据一个实施例，车辆通过一个或多个S形转弯路段以使车辆相对于挂车沿横向方向移动而进行操纵。

根据一个实施例，输入装置是设置在车辆内的触摸屏装置。

根据一个实施例，当启动挂接辅助系统时，自动将最终车辆前进方向选择为初始车辆前进方向。

Claims

1.一种挂接辅助系统，包括：

感测系统，其被配置成检测挂车和靠近所述挂车的障碍物；以及

控制器，其与所述感测系统通信并且被配置成：

当车辆的挂接球与所述挂车的联接器对准时，限定相对于所述挂车的最终车辆前进方向；

确定所述车辆距离所述挂车的最高或最远位置；

确定所述车辆距离所述挂车的最低或最近位置；并且

确定在所述最高和最低位置内使所述车辆的挂接总成与所述挂车的联接器对准的车辆路径。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述联接器包括联接器球窝，并且所述挂接总成包括挂接球。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述障碍物限定所述最高位置，而所述挂车限定所述最低位置。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述控制器确定在沿向后方向操纵所述车辆时是否存在从初始位置到所述联接器的可行路径。

5.如权利要求3所述的系统，其中在朝向所述挂车向后移动之前，将所述车辆向前操纵到所述最高位置。

6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述车辆通过一个或多个S形转弯路段进行操纵以使所述车辆相对于所述挂车沿横向方向移动。

7.如权利要求6所述的系统，其中将所述车辆从初始位置操纵到所述最高位置，并且然后操纵到所述最低位置。

8.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述最高位置由其中所述车辆的前部在所述障碍物的预定义距离内的位置限定。

9.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述最低位置由其中所述车辆的后部在所述挂车的预定义距离内的位置限定。

10.如权利要求1-5中任一项所述的系统，还包括：

用于接受所述车辆前进方向的输入装置。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述输入装置是设置在所述车辆内的触摸屏装置。

12.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述控制器通过一个或多个路段确定从所述联接器到所述车辆的当前位置的所述车辆路径，并且所述车辆以相反顺序执行所述路段中的每一个，以沿着规划的车辆路径操纵所述车辆。

13.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中当启动所述挂接辅助系统时，自动将最终车辆前进方向选择为初始车辆前进方向。

14.一种挂接辅助方法，包括以下步骤：

检测挂车的联接器；

检测车辆和物体之间的最高位置；

检测所述车辆和所述挂车之间的最低位置；

限定具有一个或多个非线性路段的车辆倒退路径；以及

以所述挂车和所述车辆之间的预定义偏移角度将挂接球与所述联接器对准。