CN111284337B - 运载工具无线充电对准的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于运载工具的无线充电的传感器系统及无线充电对准的方法。该传感器系统包括：传感器，用于感测安装无线充电对象置以及一个或多个周围对象的位置；处理器，用于：确定周围对象相对于运载工具的第一相对位置；选择至少一个周围对象作为参考对象，并且计算其与无线充电对象之间的位置参考；并且在传感器不感测无线充电对象的位置期间，基于所计算的位置参考以及与位置参考相对应的第一相对位置来推断无线充电对象相对于运载工具的第二相对位置；其中，至少一个第一相对位置能够用于运载工具与相对应的周围对象之间的防碰撞预警，并且其中第二相对位置能够用于运载工具与无线充电对象的对准。

Description

运载工具无线充电对准的方法及其系统

技术领域

本公开涉及运载工具的无线充电对准的方法及其系统。

背景技术

随着越来越多的运载工具采用电能驱动，对无线充电技术的研究正变得流行。对于运载工具而言，无线充电的关键点在于如何执行安装在地面上的无线充电对象与运载工具(或安装在运载工具上的电力接收器)之间的对准。现已开发了一些技术用于运载工具的无线充电对准。例如，Jeffrey M.Alves等人开发了无线充电对准系统(US16357089A1)，其依赖于运载工具的控制转向和推进的系统根据无线充电传送的强度反复移动运载工具，以将运载工具与无线充电线圈对准。其它技术在运载工具底部设置专用传感器以提供关于运载工具(接收线圈)与无线电力发送装置的相对位置的信息。然而，大部分销售的运载工具并不提供高级别装备。

另外一些技术需要额外的通信/引导系统，诸如用于引导运载工具的局部通信系统。还有一些技术依赖于专为无线充电对准设计的专用参考对象，诸如从无线充电对象延伸的参考线，运载工具的传感器感测该参考线以确定无线充电对象的位置。这些参考线可能与停车区域的划线混淆。此外，使用额外的专用参考对象可能导致误差累积，降低对准的精确度；专用参考对象可能需要额外的施工成和/或维护成本。

因此，一种改进的解决方案被需要。

发明内容

例如辅助视频系统、雷达系统之类的传感器系统可以检测运载工具附近的可能与运载工具碰撞的目标。这些传感器系统已经在经济型运载工具上获得大规模应用，诸如倒车影像，倒车雷达等等。

本公开的优点在于能够基于这些已开发的传感器、装置和/或现有生产架构来提供用于运载工具的无线充电对准。尤其是，专用于无线对准的额外硬件/有型装备能够被避免。

本公开提供一种用于运载工具的无线充电对准的方法，该方法包括：在第一阶段期间感测(例如，通过使用能够用于防碰撞预警的传感器)无线充电对象以及运载工具停泊区域附近的周围对象两者的位置，并且计算无线充电对象与至少一个周围对象之间的位置关系(或者，位置映射/位置参考)；在第二阶段期间仅感测该至少一个周围对象的位置而不感测无线充电对象的位置，并且基于所计算的位置关系和感测到的至少一个周围对象的位置来逆向推断无线充电对象相对于运载工具的位置。

利用位置参考推断无线充电对象的位置是先进的。这是由于用于检测可能与运载工具发生碰撞的对象的传感器通常被朝向运载工具外部定位，然而，随着运载工具在停泊期间移动至无线充电对象的上方，传感器可能变得不再能够检测该无线充电对象。

因此，本公开的另外一个优点在于可以在没有安装在运载工具底部的传感器的情况下在其“藏”到运载工具下方时感测无线充电对象。这允许节省(但未必一定要节省)容易被飞溅物污染或损坏的底部传感器。

此外，本公开的另外一个优点在于通过使用周围对象(例如，潜在的障碍物)作为推断/确定无线充电对象位置的参考因素，专为无线充电对象感测/定位而设计的专用参考对象可以被省略。此外，相对于数量较少的专用参考对象，基于传感器的周围对象采样提供更加充足的参考因素，并且因此提供更高的鲁棒性。

此外，通过基于同一传感器/传感器组/传感器模块的单个处理管线处理障碍物感测信息(用于碰撞预警)以及无线充电对准信息两者，本公开可以额外地提供至少以下优点：

本公开的一个实施例能够利用单个处理管线产生关于空间是否允许使用无线充电对象的指示。如果由周围对象(障碍物)与无线充电对象之间的参考距离指示的容许距离低于预定的阈值距离，则可以提供指示当前障碍物所限定的空间不可用于运载工具的无线充电对准的消息，其中该阈值距离可以基于从无线充电接收器到运载工具的边缘的距离。相比较于采用分别用于无线充电对准和防碰撞预警的两个分立的处理管线的技术，这可以为驾驶者/自主驾驶运载提供关于无线充电对象在当前空间条件下是否可用的指示而无需不同处理管线/系统之间的交互。

对于从地面表面突出的一类无线充电对象，采用分别用于无线充电对准和碰撞预警的两个分立的处理管线的其他技术可能不利地针对无线充电对象提供假的碰撞预警。对此，根据本公开的另一实施例能够方便地从单个处理管线生成的碰撞预警信息中遮蔽表示该无线充电对象的信息，而无需不同处理管线之间的交互。

本公开的另一方面提供一种传感器系统。传感器系统包括：传感器，用于感测安装在运载工具停泊区域内的无线充电对象的位置以及无线充电对象附近的周围对象的位置；处理器，处理器被配置为：确定周围对象相对于运载工具的第一相对位置；选择周围对象中的至少一个周围对象作为参考对象、并且计算所选择的参考对象与无线充电对象之间的位置参考；并且在传感器不感测无线充电对象的位置期间，基于所计算的位置参考以及与位置参考相对应的至少一个第一相对位置来推断无线充电对象相对于运载工具的第二相对位置。处理器被配置为能够提供该至少一个第一相对位置以用于防碰撞预警，并且能够提供该第二相对位置以用于无线充电对准。

本公开还提供实施本文所述的传感器系统的运载工具。

本公开还提供编码有实施本文所述的方法的指令的机器可读介质。

附图说明

现在将参考附图仅通过非限制性示例来描述示例，附图不一定是按比例的，附图中：

图1A和图1B示出了根据本公开实施例的运载工具停泊到停泊区域的场景；

图2示出了根据本公开实施例的传感器系统200；

图3A和图3B示出了根据本公开实施例的处理管线；

图4示出了根据本公开实施例的方法的流程图；以及

图5示出了根据本公开实施例的机器可读介质。

具体实施方式

图1A示出了运载工具停泊到停泊区域期间的第一阶段。如图1所示，运载工具V正要停泊到由实线所围合的停泊区域P内。无线充电接收器R(以虚线表示)安装在该运载工具V的底部。区域P内安装有无线充电对象101。如图1所示，第一阶段可以指的是在其期间安装在运载工具上的传感器可以检测到无线充电对象101以及周围对象102两者的时间段，或者，在其期间运载工具没有移动至“遮蔽”无线充电对象101的时间段。图1A和图1B的运载工具示出为车辆，但其还可以是其它类型的运载工具，诸如摩托车，船只等等。

无线充电对象101可以与无线充电接收器R对准，然后以无线的方式将电力传输至运载工具V。图1中无线充电对象101和无线充电接收器R示出为圆形，但其可以具有任意的形状。作为示例，三个周围对象102在图1A中示出：作为邻近停泊的运载工具的周围对象1021，作为灯柱的周围对象1022，以及作为墙壁的一部分的周围对象1023。周围对象可以包括运载工具停泊区域周围的潜在障碍物，例如，具有特定高度的路肩，墙壁、灯柱以及停泊区域附近的其它运载工具。需要注意的是，对象未必具有特定形状或作为特定整体。对象只要在运载供给机载的传感器的感测范围之内并且可以针对其确定/检测固定的位置，就可以作为本文所述的“周围对象”。

如图2所示，本发明提供了一种可以安装在运载工具上的传感器系统200。传感器系统200包括传感器201以及处理器202。

传感器201可以包括单个传感器或一组传感器，其可以安装在运载工具侧边并且朝向运载工具之外定位。例如，其可以安装在一下中的上：运载工具的前保险杠、后保险杠、进气格栅、前风挡、后风挡、运载工具的左侧、运载工具的右侧。传感器201用于可以感测对象(包括无线充电对象以及运载工具停泊区域附近的周围对象)相对于运载工具的至少一部分的位置。

传感器201可以是雷达传感器。本文所述的“雷达传感器”意指通过发射脉冲并接收从对象反射回的脉冲而感测/定位对象的传感器。雷达传感器可以实施为激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达或其组合，但不限于此。

传感器201还可以是图像传感器。在图像传感器的情况下，传感器201基于图像处理来识别对象相对于运载工具的位置特征。基于图像的传感器201可以是单目图像传感器，并且基于在不同时间节点上捕获的多个图像帧来计算对象的位置特征(即，借助已开发的单目3D成像技术)。

本文所述的“处理器202”可以是具有处理能力的单个处理器或者根据不同处理功能而分立的多个处理部分的组合。在一个示例中，构成处理器202的第一部分处理元素可以与运载工具的电子控制单元(ECU)集成在一起。传感器201可以经由处理器202被配置为实现本文所公开的方法的各种功能/步骤。

在一个实施例中，传感器系统200可以包括对象识别引擎，用于从感测到的对象中识别周围对象和/或无线充电对象。

对象识别引擎可以被配置为从传感器感测到的多个对象中识别无线充电对象101和/或周围对象102。例如，传感器系统200可以被配置为将具有预定义的特征的对象识别为无线充电对象101。预定特征可以包括尺寸特征、图案特征等等。一些机构/组织或制造商可能规定无线充电对象(无线充电基座)的特征，可以在传感器系统200中预先定义此类特征。传感器系统200在操作时，可以从感测到的对象中识别具有该规定的特征的对象作为无线充电对象。例如，如果规定用于C类型运载工具的无线充电对象的高度为h，则C类型的运载工具可以将以高度h从地面突起的对象识别为无线充电对象。需要注意的是，用于识别的特征可以包括特征。

对象识别引擎可以被配置为在没有预定义特征的情况下识别无线充电对象，例如，可以基于用户的输入(例如经由人机交互界面)在捕获的/模拟的图像中将特定对象选择作为无线充电对象101。

对象识别引擎可以包括用于选择传感器系统200是否以无线充电对准模式操作的开关。当无线充电对准模式被选择时，传感器201可以从感测到的多个对象中识别无线充电对象101。

对象识别引擎可以被配置为将在运载工具大体行进方向上感测/定位到的对象识别为周围对象102。优选地，将位于所识别的无线充电对象101后方的对象(即，在行进方向上比无线充电对象101离运载工具更远的对象)识别为周围对象102。行进可以指运载工具向前的移动，也可以是向后的移动。

可以基于在同一时间点上感测到的周围对象102相对于运载工具的位置以及无线充电对象101相对于运载工具的位置，来计算无线充电对象101相对于周围对象102的位置(即，位置参考)。用于计算位置参考的周围对象可以被称作“参考对象”。可以在无线充电对象101和周围对象102两者对于传感器201可见时(例如第一阶段期间)计算该位置参考。

图1B示出了运载工具停泊到停泊区域期间的第二阶段。在第二阶段期间，无线充电对象101由于运载工具的移动而“隐藏到”运载工具的下方(因此图1B中的无线充电对象示出为虚线)，并且因此安装在运载工具上的传感器不感测无线充电对象101而仅感测至少一个周围对象102(或参考对象)。

照此，根据本公开的各种实施例，在运载工具V移动至无线充电对象101上方之后(例如第二阶段期间)，传感器可以仅感测/定位周围对象102而不再感测无线充电对象101。处理器可以通过参考对象与运载工具V之间的第一相对位置以及所计算的位置参考来“反向推断”无线充电对象相对于运载工具的第二相对位置。

本公开所述的位置参考可以是坐标系中的描述从参考对象到无线充电对象的向量。在第一阶段期间，可以检测参考对象以及无线充电对象两者在坐标系中的位置，并且计算从参考对象到无线充电对象的向量。在第二阶段期间，可以检测参考对象在坐标系中的位置，并且通过将该位置以所计算的向量平移来获得无线充电对象在坐标系中的位置。

在一个示例中，坐标系可以关于运载工具停泊区域固定。在此情况下，参考对象，无线充电对象以及表示参考对象和无线充电对象之间的位置参考的向量在坐标系中恒定。在此情况下，运载工具可以计算其相对于坐标系的位置，并且基于无线充电对象的位置与其在坐标系中的位置提供关于无线充电对准的信息。

表1示出了本公开的方法和传感器系统所涉及的第一阶段和第二阶段。

表1

其中，表1中的“位置”可以是参考对象或无线充电对象相对于运载工具(上的特定部分/点)的位置。

无线充电接收器R通常固定在运载工具上或者经由其移动可以测量的机构与运载工具连接。因此，可以基于“推断”出的第二相对位置向运载工具的驾驶者或自主驾驶部件提供表示无线充电接收器R与无线充电对象101之间的相对位置的信息。

本文中的对象的感测以及位置参考(与位置有关的参考向量)的计算可以基于点云构建的模型而实施，被采样的点的密度可以取决于传感器能力，处理能力等等。

对于简单的传感器和/或处理器，本文中的感测对象以及计算位置参考还可以仅实施为信号统计而不构建表示空间环境的模型。可以基于发射并且返回的脉冲与时间的关联来以统计的方式感测“点特征”。在一个示例中，可以提取在两个或更多方向上(例如，由所谓的多点雷达)的感测到的两组或更多组特征点的相关性，并且基于多个脉冲发射和/或接收点之间的距离来以3D的方式感测可以由任意特定点表示的任意对象。在一个示例中，可以仅统计由单个雷达感测到的点特征，并且比较该单个雷达随着运载工具的移动在不同位置感测的多组点特征。对象未必是由连续的点表示的作为整体的对象，只要能够基于返回的信号分析得到能够用于表示对象的特征点。

因此，本文中的参考对象可以是基于感测到的一组点，而未必是基于点云分析得到的具有特定形状的整体对象。并且因此，本文中的计算位置参考可以是基于返回的信号的统计特征与指定作为无线充电对象的统计特征两者所产生的表示位置的向量。

在一个实施例中，传感器系统200可以包括参考对象选择引擎，用于根据预定义的规范将传感器系统所感测到的周围对象中的周围对象选择作为参考对象。

参考对象选择引擎能够将在运载工具的行进方向上距离运载工具(或其将要停泊的区域)最近的周围对象用作计算位置参考的参考对象，并且基于该最近的参考对象提供碰撞预警信息。这可以降低传感器201的计算量。

参考对象选择引擎能够针对多个参考对象计算多个位置参考，并且然后基于多个位置参考来计算多个无线充电对象的位置(或其相对于运载工具的第二位置(多个))。相比较于仅考虑单个参考对象，可以基于关于多个参考对象推断的位置来以更准确的方式推断无线充电对象的位置(推断位置)，诸如：距离其它位推断位置较远的推断位置可以被剔除；以及对所推断的多个位置进行求平均值计算以获得最终的推断位置，等等。

参考对象选择引擎还能够剔除突变周围对象以提高推断处理的鲁棒性。例如，用于计算位置参考的一个周围对象可以是在推断处理期间驶离(即，突变)的邻近运载工具。在此情况下，可以基于与剩余的没有突变的周围对象相关的位置参考来获得稳定的无线充电对象101的位置推断。

传感器系统200可以被配置为：当传感器系统无法识别可用作参考对象的周围对象时，向驾驶员提供消息以指示驾驶员人工地放置一个物体。例如，如果在运作工具将要停泊在其周围没有参考对象的车位，系统可能无法检测到合适的参考对象。在此情况下，可以提供诸如语音或显示信息“请放置一个参考物”。

图3A和图3B示出了根据本公开的方法和传感器系统的实施例的处理管线。

如图3A所示，处理管线31可以包括能够感测对象的位置的传感器模块310。处理管线31还可以包括能够从传感器模块310所感测到的多个对象中识别无线充电对象和周围对象的对象识别模块311。对象识别模块311可以将无线充电对象信息和周围对象信息(每个对象信息可以包括描述对象相对于运载工具的位置的信息)发送至处理模块320的位置参考计算引擎321。位置参考计算引擎321能够计算表示至少一个周围对象与无线充电对象之间的位置关系的位置参考(或与位置相关联的参考向量)。此外，周围对象信息可以被发送至处理模块的推断引擎322，如图3A所示。推断引擎322使用所接收的周围对象信息以及来自位置参考计算引擎321的位置参考，来推断无线充电对象的位置。推断引擎322能够输出所推断的无线充电对象的位置以用于运载工具的无线充电对象对准。

本文中与“处理管线”一起描述的任意模块、引擎可以与参考方法所描述的步骤以及参考传感器“系统”所描述的传感器或处理器相对应。例如，本文中传感器系统的传感器可以实施为参考处理管线描述的传感器模块，本文中传感器系统的处理器可以实施为包括对象识别模块311，以及包括位置参考计算引擎321、推断引擎322的处理模块320。

如图3B所示的处理管线32可以大体包括处理器管线31的所有元素。附加地，处理管线32的处理模块还包括附加处理引擎323。

附加处理引擎323例如能够被配置为在提供防碰撞预警信息的处理中遮蔽无线充电对象101。通过输出遮蔽后的信息以提供防碰撞预警，关于防碰撞预警的消息可以有利地消除“假的”报警。例如，仅提供防碰撞预警的传感器可能被定向为仅检测特定高度上方的物体(或者在提供对象的位置信息时过滤该特定高度以下的对象)，相比较于仅提供防碰撞预警的传感器，本公开的能够用于无线充电对准的传感器系统的至少一个传感器能够较低地定位以检测被设计为低于车辆底盘高度的无线充电对象。被配置为遮蔽无线充电对象101的附加处理引擎323可以根据位置参考计算引擎321或推断引擎322的结果，将表示无线充电对象101的位置信息从用于提供防碰撞预警的信息中过滤。这有利地同时提供清晰的防碰撞预警信息和无线充电对准信息两者。

在一个实施例中，如果周围对象(障碍物)与无线充电对象之间的参考距离指示的容许距离低于预定的阈值距离，则可以提供指示当前障碍物所限定的空间不可用于运载工具的无线充电对准或者如果完成对准则可能发生碰撞的消息，其中该阈值距离可以基于从无线充电接收器到运载工具的边缘的距离。

图4示出了根据本公开的方法的流程图。在S401处，在第一阶段期间，感测周围对象的位置以及无线充电对象的位置。在S402处，计算周围对象与无线充电对象之间的位置参考。在S403处，在第二阶段期间根据感测到的周围对象的位置以及所计算的位置参考，推断无线充电对象的位置。

根据本公开，一种非暂时性机器可读介质可以存储指令，所述指令在由处理器执行时使处理器可以执行本公开的方法的任意实施例。

图5以示例方式示出了根据本公开的实施例的机器可读介质，包括：使处理器在第一阶段期间感测周围对象的位置以及无线充电对象的位置的指令501；使处理器计算周围对象与无线充电对象之间的位置参考的指令502；使处理器在第二阶段期间根据感测到的周围对象的位置以及所计算的位置参考推断无线充电对象的位置的指令503。

本领域技术人员应当意识到，在不脱离本公开的精神的情况下，可以进行各种修改、改变、省略和替换，而不限于已经参考特定示例/实施例/附图所描述的方法、设备和相关方面。并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多替代实施方式。关于一个示例描述的特征可以与另一个示例的特征组合。

Claims (10)

1.一种提供运载工具的无线充电对准以及防碰撞预警功能两者的传感器系统，所述传感器系统包括：

雷达传感器，用于通过发射和接收脉冲来感测所述运载工具周围的点特征以及安装在运载工具停泊区域内的无线充电对象，并且分别感测作为点特征的周围对象以及所述无线充电对象的位置；

处理器，所述处理器被配置为基于点特征的感测从所述运载工具周围的任意对象中选择参考对象，其中参考对象的选择是将由点特征表示的任意对象选择作为参考对象而不必将具有特定形状的整体对象选择作为参考对象；

所述处理器被配置为：

确定被选择作为参考对象的点特征相对于所述运载工具的第一相对位置；

计算所述参考对象与所述无线充电对象之间的位置参考；并且

在所述传感器不感测所述无线充电对象的位置期间，基于所计算的位置参考以及与所述位置参考相对应的至少一个第一相对位置来推断所述无线充电对象相对于所述运载工具的第二相对位置；

其特征在于，所述处理器进一步被配置为输出两种相对位置，所述两种相对位置包括所推断出的无线充电对象相对于所述运载工具的位置的第一相对位置以及用于所述运载工具与相对应的点特征之间的防碰撞预警的第二相对位置。

2.根据权利要求1所述的传感器系统，所述处理器进一步被配置为将和所述位置参考相关联的距离与至少一个充电阈值距离进行比较，以指示安装在所述运载工具上的无线充电接收器是否能够在所述运载工具不与所述至少一个点特征发生碰撞的情况下与所述无线充电对象对准，

其中所述充电阈值距离表示从所述无线充电接收器至所述运载工具的边缘的距离。

3.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述传感器系统被配置为将具有预定特征的一组点特征识别为所述无线充电对象。

4.根据权利要求3所述的传感器系统，其中所述传感器系统被配置为将多个点特征中的形成特定形状特征的一组点特征识别为所述无线充电对象，并且在用于提供防碰撞预警的处理中遮蔽所述无线充电对象，以使得所提供的防碰撞预警消息不包括针对所述无线充电对象提供的防碰撞预警消息。

5.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述传感器包括基于图像来定位对象的视觉传感器。

6.一种运载工具，所述运载工具包括根据权利要求1至5中的任意一项所述的传感器系统。

7.一种使用传感器系统提供运载工具的无线充电对准和防碰撞预警两者的方法，其中所述传感器系统包括雷达传感器和处理器，所述方法包括：使用所述雷达传感器通过发射和接收脉冲来感测所述运载工具停泊区域附近的点特征，

在感测到的点特征中识别无线充电对象，

基于点特征的感测从所述运载工具周围的任意对象中选择参考对象，其中参考对象的选择是将由点特征表示的任意对象选择作为参考对象而不必将具有特定形状的整体对象选择作为参考对象，

在被识别的所述无线充电对象和所述参考对象两者均位于传感器的感测范围中的第一阶段期间，利用所述传感器感测所述参考对象以及所述无线充电对象的相对于所述运载工具的位置；

计算被选择的所述参考对象与所述无线充电对象之间的位置参考；并且

在所述无线充电对象对于所述传感器不可感测的第二阶段期间，根据感测到的所述参考对象的位置以及所计算的位置参考来逆向推断所述无线充电对象相对于所述运载工具的位置；

所述方法进一步包括：使用所述处理器输出两种距离信息，所述两种距离信息包括所推断出的无线充电对象相对于所述运载工具的位置的距离信息以及用于所述运载工具与相对应的点特征之间的防碰撞预警的距离信息。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括比较和所述位置参考相关联的距离与安装在所述运载工具上的无线充电接收器到所述运载工具的边缘的距离，以指示所述无线充电对象到所述至少一个周围对象之间的距离是否足够用于无线充电而不发生碰撞。

9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括将多个特征点中的形成特定形状特征的一组点特征识别为所述无线充电对象，并且在用于提供防碰撞预警的处理中遮蔽所述无线充电对象，以使得所提供的防碰撞预警消息不包括针对所述无线充电对象提供的防碰撞预警消息。

10.一种存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理器执行时使所述处理器执行根据权利要7至9中的任一项所述的方法。

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