CN111532284B - 用于启用用户驾驶续航里程和特征选择的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于启用用户驾驶续航里程和特征选择的装置。一种用于控制交通工具的方法包括：由控制器接收路线数据，其中在交通工具移动的同时路线数据被连续更新，并且交通工具包括多个交通工具操作模式；由控制器接收特征数据，其中特征数据是关于多个交通工具操作模式中的每一个所需的多个特征的信息；由控制器确定针对多个交通工具操作模式中的每一个的多个续航里程，其中多个续航里程中的每一个是路线数据和多个交通工具操作模式中的每一个的特征数据的函数；以及由控制器命令用户接口显示续航里程‑模式组合的列表，其中续航里程‑模式组合的列表包括针对多个交通工具操作模式中的每一个的多个续航里程。

Description

用于启用用户驾驶续航里程和特征选择的装置
技术领域
本公开涉及启用用户驾驶续航里程（range）和特征选择的装置。
背景技术
用于自主交通工具的计算和感测资源消耗大量功率，这又对电动交通工具的续航里程产生不利影响。
发明内容
本公开描述了一种具有相关基础设施的系统，该系统使得交通工具操作者能够对于他或她在续航里程和特征可用性之间的选择做出知情的决定。
在本公开的一个方面，用于控制交通工具的方法包括：由控制器接收路线数据，其中在交通工具移动的同时路线数据被连续更新，并且交通工具包括多个交通工具操作模式；由控制器接收特征数据，其中特征数据是关于多个交通工具操作模式中的每一个所需的多个特征的信息；由控制器确定针对多个交通工具操作模式中的每一个的多个续航里程，其中多个续航里程中的每一个是路线数据和多个交通工具操作模式中的每一个的特征数据的函数；以及由控制器命令用户接口显示续航里程-模式组合的列表，其中续航里程-模式组合的列表包括针对多个交通工具操作模式中的每一个的多个续航里程。
该方法还可以包括由控制器通过用户接口接收用户输入。用户输入是由交通工具的用户做出的选择，其指示续航里程-模式组合的列表中的所选续航里程-模式组合，并且所选续航里程-模式组合包括所选续航里程和所选交通工具操作模式。
控制器是控制系统的一部分。控制系统包括多个设备。多个设备中的每一个是消耗电功率的电气硬件部件。多个设备选自由中央处理单元、图形处理单元和现场可编程门阵列组成的组，多个设备包括多个交通工具操作模式中的每一个的多个不相关设备和多个相关设备。不相关设备对于交通工具操作模式中相应的一个不需要是激活的。相关设备对于交通工具操作模式中相应的一个需要是激活的。
该方法还可以包括响应于通过用户接口接收到用户输入，由控制器去激活所选交通工具操作模式的多个不相关设备，以最小化交通工具的计算资源的使用。该方法还可以包括在去激活多个不相关设备之前由控制器确定所选交通工具操作模式的多个不相关设备。
该方法还可以包括：响应于通过用户接口接收到最小化功率消耗的用户输入，调整所选交通工具操作模式的相关设备中的至少一个的电源，以最小化功率消耗。去激活多个不相关设备包括去激活模块。每个模块包括多个设备。该方法还可以包括使用以下公式确定去激活哪些模块：
Figure 43118DEST_PATH_IMAGE001
Figure 366783DEST_PATH_IMAGE002
其中：
f是所选交通工具操作模式SVOM所需的特征的集合。
N代表启用所选交通工具操作模式SVOM所需的特征f所需的最小模块数量。
M是所有模块的集合。
d代表模块之一内部的设备。
U是特征f在设备d上引入的计算工作负荷。
每个模块的功率消耗可以使用以下公式计算：
Figure 677678DEST_PATH_IMAGE003
其中：
C1是由设备d的物理特性确定的第一常数。
C2是由设备d的物理特性确定的第二常数。
V是设备d的电压。
F是设备d的频率。
P是由模块M消耗的功率。
本公开还描述了一种交通工具。交通工具包括：控制系统，该控制系统包括控制器；和传感器系统，该传感器系统与控制器电通信。控制器被编程为：接收路线数据，其中在交通工具移动的同时路线数据被连续地更新，并且交通工具包括多个交通工具操作模式；接收特征数据，其中特征数据是关于多个交通工具操作模式中的每一个所需的多个特征的信息；确定针对多个交通工具操作模式中的每一个的多个续航里程，其中多个续航里程中的每一个是路线数据和多个交通工具操作模式中的每一个的特征数据的函数；命令用户接口显示续航里程-模式组合的列表，其中续航里程-模式组合的列表包括针对多个交通工具操作模式中的每一个的多个续航里程。
传感器系统可以包括多个传感器设备。传感器设备包括光学相机。传感器设备包括全球定位系统(GPS)收发器。交通工具还可以包括配置成接收用户输入的用户接口。控制器可以被编程为通过用户接口接收用户输入。用户输入是由交通工具的用户做出的选择，其指示续航里程-模式组合的列表中的所选续航里程-模式组合。所选续航里程-模式组合包括所选续航里程和所选交通工具操作模式。
控制系统可以包括多个设备。多个设备中的每一个是消耗电功率的电气硬件部件，多个设备选自由计算元件组成的组，例如中央处理单元、图形处理单元、现场可编程门阵列和其他。设备包括多个交通工具操作模式中的每一个的多个不相关设备和多个相关设备。多个不相关设备不需要对于多个交通工具操作模式中的相应一个是激活的，并且多个相关设备需要对于多个交通工具操作模式中的相应一个是激活的。控制器可以被编程为响应于通过用户接口接收到用户输入来去激活所选交通工具操作模式的多个不相关设备，以最小化交通工具的计算资源的使用。控制器可以被编程为在去激活多个不相关设备之前确定所选交通工具操作模式的多个不相关设备。每种交通工具操作模式都包括汽车工程师协会(SAE) J 3016-2018标准中定义的自动化级别。注意，其他特征也可以限定交通工具模式，包括自动化级别内的选项以及与自动化无关的特征，例如气候控制的选择。控制器可以被编程为：响应于通过用户接口接收到最小化功率消耗的用户输入，调整所选交通工具操作模式的相关设备中的至少一个的电源，以最小化功率消耗。
控制器可以被编程为通过去激活模块来去激活多个不相关设备。每个模块包括多个设备。控制器还可以被编程为使用以下公式来确定去激活哪些模块：
Figure 728680DEST_PATH_IMAGE001
Figure 277473DEST_PATH_IMAGE002
其中：
f是所选交通工具操作模式SVOM所需的特征的集合。
N代表启用所选交通工具操作模式SVOM所需的特征f所需的最小模块数量。
M是所有模块的集合。
d代表模块M之一内部的设备。
U是特征f在设备d上引入的计算工作负荷。
每个模块的功率消耗可以使用以下公式计算：
Figure 631094DEST_PATH_IMAGE003
其中：
C1是由设备d的物理特性确定的第一常数。
C2是由设备d的物理特性确定的第二常数。
V是设备d的电压。
F是设备d的频率。
P是由模块M消耗的功率。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1. 一种用于控制交通工具的方法，包括：
由控制器接收路线数据，其中，当所述交通工具移动时，所述路线数据被连续地更新，并且所述交通工具包括多个交通工具操作模式；
由所述控制器接收特征数据，其中，所述特征数据是关于所述多个交通工具操作模式中的每一个所需的多个特征的信息；
由所述控制器确定针对所述多个交通工具操作模式中的每一个的多个续航里程，其中，所述多个续航里程中的每一个是所述路线数据和所述多个交通工具操作模式中的每一个的所述特征数据的函数；和
由所述控制器命令用户接口显示续航里程-模式组合的列表，其中，所述续航里程-模式组合的列表包括针对所述多个交通工具操作模式中的每一个的所述多个续航里程。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，还包括：
由所述控制器通过所述用户接口接收用户输入，其中，所述用户输入是由所述交通工具的用户做出的选择，所述选择指示所述续航里程-模式组合的列表中的所选续航里程-模式组合，并且所述所选续航里程-模式组合包括所选续航里程和所选交通工具操作模式。
技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其中，所述控制器是控制系统的一部分，所述控制系统包括多个设备，所述多个设备中的每一个是消耗电功率的电气硬件部件，所述多个设备选自由中央处理单元、图形处理单元和现场可编程门阵列组成的组，所述多个设备包括所述多个交通工具操作模式中的每一个的多个不相关设备和多个相关设备，所述多个不相关设备对于所述多个交通工具操作模式中相应的一个不需要是激活的，并且所述多个相关设备对于所述多个交通工具操作模式中相应的一个需要是激活的。
技术方案4. 根据技术方案3所述的方法，还包括响应于通过所述用户接口接收到所述用户输入，由所述控制器去激活所述所选交通工具操作模式的所述多个不相关设备，以最小化所述交通工具的计算资源的使用。
技术方案5. 根据技术方案4所述的方法，还包括在去激活所述多个不相关设备之前，由所述控制器确定所述所选交通工具操作模式的所述多个不相关设备。
技术方案6. 根据技术方案5所述的方法，还包括响应于通过所述用户接口接收到所述用户输入，调整所述所选交通工具操作模式的所述多个相关设备中的至少一个的电源，以最小化功率消耗。
技术方案7. 根据技术方案6所述的方法，其中，去激活多个不相关设备包括去激活模块，所述模块中的每一个包括所述多个设备，并且所述方法还包括使用以下公式确定去激活哪些模块：
Figure 304652DEST_PATH_IMAGE001
Figure 300290DEST_PATH_IMAGE002
其中：
f是所述所选交通工具操作模式SVOM所需的特征的集合，
N代表启用所述所选交通工具操作模式SVOM所需的特征f所需的最小模块数量，
M是所有模块的集合，
d代表所述模块之一内部的设备，
U是所述特征f在设备d上引入的计算工作负荷。
技术方案8. 根据技术方案7所述的方法，其中，使用以下公式计算每个模块的功率消耗：
Figure 123496DEST_PATH_IMAGE003
其中：
C1是由设备d的物理特性确定的第一常数，
C2是由所述设备d的物理特性确定的第二常数，
V是所述设备d的电压，
F是所述设备d的频率，
P是由模块M消耗的功率。
技术方案9. 一种交通工具，包括：
控制系统，其包括控制器；
传感器系统，其与所述控制器电通信；
其中，所述控制器被编程为：
接收路线数据，其中，当所述交通工具移动时，所述路线数据被连续地更新，并且所述交通工具包括多个交通工具操作模式；
接收特征数据，其中，所述特征数据是关于所述多个交通工具操作模式中的每一个所需的多个特征的信息；
确定针对所述多个交通工具操作模式中的每一个的多个续航里程，其中，所述多个续航里程中的每一个是所述路线数据和所述多个交通工具操作模式中的每一个的所述特征数据的函数；
命令用户接口显示续航里程-模式组合的列表，其中，所述续航里程-模式组合的列表包括针对所述多个交通工具操作模式中的每一个的所述多个续航里程。
技术方案10. 根据技术方案9所述的交通工具，其中，所述传感器系统包括多个传感器设备，并且所述多个传感器设备包括光学相机。
技术方案11. 根据技术方案10所述的交通工具，其中，所述多个传感器设备包括全球定位系统(GPS)收发器。
技术方案12. 根据技术方案11所述的交通工具，还包括配置成接收用户输入的用户接口。
技术方案13. 根据技术方案12所述的交通工具，其中，所述控制器被编程为通过所述用户接口接收用户输入，所述用户输入是由所述交通工具的用户做出的指示所述续航里程-模式组合的列表的所选续航里程-模式组合的选择，并且所述所选续航里程-模式组合包括所选续航里程和所选交通工具操作模式。
技术方案14. 根据技术方案13所述的交通工具，其中，所述控制系统包括多个设备，所述多个设备中的每一个是消耗电功率的电气硬件部件，所述多个设备选自由中央处理单元、图形处理单元和现场可编程门阵列组成的组，所述多个设备包括所述多个交通工具操作模式中的每一个的多个不相关设备和多个相关设备，所述多个不相关设备对于所述多个交通工具操作模式中相应的一个不需要是激活的，并且所述多个相关设备对于所述多个交通工具操作模式中相应的一个需要是激活的。
技术方案15. 根据技术方案14所述的交通工具，其中，所述控制器被编程为响应于通过所述用户接口接收到所述用户输入来去激活所选交通工具操作模式的多个不相关设备，以最小化所述交通工具的计算资源的使用。
技术方案16. 根据技术方案15所述的交通工具，其中，所述控制器被编程为在去激活所述多个不相关设备之前，确定所述所选交通工具操作模式的所述多个不相关设备。
技术方案17. 根据技术方案16所述的交通工具，其中，所述多个交通工具操作模式中的每一个包括按照汽车工程师协会(SAE) J 3016-2018标准定义的自动化级别。
技术方案18. 根据技术方案17所述的交通工具，其中，所述控制器被编程为响应于通过所述用户接口接收到所述用户输入来调整所述所选交通工具操作模式的所述多个相关设备中的至少一个的电源，以最小化功率消耗。
技术方案19. 根据技术方案18所述的交通工具，其中，所述控制器被编程为通过去激活模块来去激活所述多个不相关设备，所述模块中的每一个包括所述多个设备，并且所述控制器还被编程为使用以下公式来确定去激活哪些模块：
Figure 648018DEST_PATH_IMAGE001
Figure 74451DEST_PATH_IMAGE002
其中：
f是所述所选交通工具操作模式SVOM所需的特征的集合，
N代表启用所述所选交通工具操作模式SVOM所需的特征f所需的最小模块数量，
M是所有模块的集合，
d代表所述模块M之一内部的设备，
U是所述特征f在设备d上引入的计算工作负荷。
技术方案20. 根据技术方案19所述的交通工具，其中，使用以下等式计算每个模块的功率消耗：
Figure 467255DEST_PATH_IMAGE003
其中：
C1是由所述设备d的物理特性确定的第一常数，
C2是由所述设备d的物理特性确定的第二常数，
V是所述设备d的电压，
F是所述设备d的频率，
P是由模块M消耗的功率。
当结合附图考虑时，本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面对如所附权利要求中限定的用于执行本教导的一些最佳模式和其他实施例的详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1是交通工具的示意性框图。
图2是用于控制图1的交通工具的方法的框图。
图3是续航里程-特征组合的列表。
图4是图1的交通工具的控制系统的一部分的示意性框图，其用作启用用户驾驶续航里程和特征选择的系统。
图5是用于响应于用户输入来确定交通工具的设备的激活和去激活的方法的流程图。
图6是资源需求表的示例。
图7是用于调整每个模块的电源的方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制应用和使用。此外，并不意图受前面的技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中呈现的明示或暗示的理论的约束。如本文所用，术语“模块”是指硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器设备，单独地或以它们的组合形式，包括但不限于：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适部件。
本文可以根据功能和/或逻辑块部件以及各种处理步骤来描述本公开的实施例。应当理解，这种块部件可以由配置成执行指定功能的多个硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本公开的实施例可以采用各种集成电路部件，例如存储元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，它们可以在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能。此外，本领域技术人员将理解，本公开的实施例可以结合多个系统来实施，并且本文描述的系统仅仅是本公开的示例性实施例。
本文包含的各个附图中所示的连接线旨在表示不同元件之间的示例功能关系和/或物理联接。应当注意，在本公开的实施例中可以存在许多替代的或附加的功能关系或物理连接。
如图1所描绘，交通工具10通常包括底盘12、车身14、前车轮和后车轮17。车身14布置在底盘12上，并且基本上包围交通工具10的部件。车身14和底盘12可以共同形成车架。车轮17各自在车身14的相应角部附近可旋转地联接到底盘12。
在各个实施例中，交通工具10可以是自主交通工具，并且控制系统100被结合到交通工具10中。交通工具10例如是被自动控制以将乘客从一个位置运送到另一个位置的交通工具。在图示实施例中，交通工具10被描绘为客车，但是应当理解，也可以使用包括摩托车、卡车、运动型多功能车(SUV)、娱乐交通工具(RV)、船舶、飞机等在内的另一种交通工具。在示例性实施例中，交通工具10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”，是指自动驾驶系统对动态驾驶任务的各方面的特定于驾驶模式的执行，即使人类驾驶员没有适当地响应于干预请求。五级系统表示“完全自动化”，是指在人类驾驶员可以管理的所有道路和环境条件下，自动驾驶系统对动态驾驶任务的各方面的全时执行。
如图所示，交通工具10通常包括推进系统20、传动系统22、转向系统24、制动系统26、传感器系统28、致动器系统30、至少一个数据存储设备32、至少一个控制器34和通信系统36。在各个实施例中，推进系统20可以包括诸如牵引马达的电机和/或燃料电池推进系统。交通工具10还包括电连接到推进系统20的电池(或电池组)21。因此，电池21被配置成存储电能并向推进系统20供应电功率。另外，推进系统20可以包括内燃发动机。传动系统22被配置成根据可选择的速度比将动力从推进系统20传输到交通工具车轮17。根据不同实施例，传动系统22可以包括步进比自动变速器、无级变速器或其他合适的变速器。制动系统26被配置成向交通工具车轮17提供制动扭矩。在各个实施例中，制动系统26可以包括摩擦制动器、线控制动、诸如电机的再生制动系统和/或其他合适的制动系统。转向系统24影响交通工具车轮17的位置。尽管出于说明的目的被描绘为包括方向盘，但是在本公开的范围内设想的一些实施例中，转向系统24可以不包括方向盘。
传感器系统28包括一个或多个感测设备40(即传感器)，其感测交通工具10的外部环境和/或内部环境的可观察条件。感测设备40可以包括但不限于雷达、激光雷达、全球定位系统、光学相机、热相机、超声波传感器和/或其他传感器。致动器系统30包括一个或多个致动器设备42(例如，制动致动器或推进致动器)，其控制一个或多个交通工具特征，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。在各个实施例中，交通工具特征还可以包括内部和/或外部交通工具特征，例如但不限于门、行李箱和驾驶室特征，例如空气、音乐、照明等(未编号)。感测系统28包括一个或多个全球定位系统(GPS)收发器40g，其被配置成检测和监测路线数据(即路线信息)。GPS收发器40g被配置成与GPS通信，以定位交通工具10在全球的位置。GPS收发器40g与控制器34电子通信。
数据存储设备32存储用于自动控制交通工具10的数据。在各个实施例中，数据存储设备32存储可导航环境的定义地图。在各个实施例中，定义地图可以由远程系统预定义并从远程系统获得(参考图2更详细地描述)。例如，定义地图可以由远程系统组装并传送到交通工具10(无线地和/或以有线方式)并存储在数据存储设备32中。可以理解，数据存储设备32可以是控制器34的一部分，与控制器34分离，或者是控制器34的一部分和分离系统的一部分。
控制器34包括包括至少一个处理器44和计算机非暂时性可读存储设备或介质46。处理器44可以是定制的或市售的处理器、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、基于半导体的微处理器(呈微芯片或芯片组的形式)、宏处理器、它们的组合或者通常用于执行指令的设备。计算机可读存储设备或介质46可以包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储装置。KAM是永久性或非易失性存储器，当处理器44掉电时，其可用于存储各种操作变量。计算机可读存储设备或介质46可以使用许多已知的存储器设备来实现，例如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或能够存储数据的另一电、磁、光或组合存储器设备，其中一些存储器设备代表控制器34在控制交通工具10时使用的可执行指令。
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执行时，指令接收和处理来自传感器系统28的信号，执行用于自动控制交通工具10的部件的逻辑、计算、方法和/或算法，并且基于逻辑、计算、方法和/或算法生成致动器系统30的控制信号以自动控制交通工具10的部件。尽管在图1中示出了单个控制器34，但是交通工具10的实施例可以包括多个控制器34，这些控制器34通过合适的通信介质或通信介质的组合通信，并且协作来处理传感器信号、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交通工具10的特征。
在各个实施例中，控制器34的一个或多个指令体现在控制系统100中。交通工具10包括用户接口23，其可以是仪表板中的触摸屏。用户接口23与控制器34电子通信，并且被配置成接收用户(例如，交通工具操作者)的输入。因此，控制器34被配置成经由用户接口23接收来自用户的输入。用户接口23包括配置成向用户(例如，交通工具操作者或乘客)显示信息的显示器。
通信系统36被配置成向其他实体48和从其他实体48无线通信信息，例如但不限于其他交通工具(“V2V”通信)、基础设施(“V2I”通信)、远程系统和/或个人设备(参考图2更详细地描述)。在示例性实施例中，通信系统36是无线通信系统，其被配置成使用IEEE 802.11标准或通过使用蜂窝数据通信经由无线局域网(WLAN)进行通信。然而，附加或替代的通信方法，例如专用短程通信(DSRC)信道，也被认为在本公开的范围内。DSRC信道是指专门为汽车使用而设计的单向或双向短程至中程无线通信信道，以及对应的一组协议和标准。
图1是控制系统100的示意性框图，控制系统100被配置成控制交通工具10。控制系统100的控制器34与制动系统26、推进系统20和传感器系统28电子通信。制动系统26包括联接到一个或多个车轮18的一个或多个制动致动器(例如制动卡钳)。在致动时，制动致动器在一个或多个车轮17上施加制动压力，以使交通工具10减速。推进系统20包括一个或多个推进致动器，用于控制交通工具10的推进。例如，如上所述，推进系统20可以包括内燃发动机，并且在这种情况下，推进致动器可以是专门配置成控制内燃发动机中气流的节气门。传感器系统28可以包括联接到一个或多个车轮17的一个或多个加速度计(或一个或多个陀螺仪)。加速度计与控制器34电子通信，并且被配置成测量和监测交通工具10的纵向和横向加速度。传感器系统28可以包括配置成测量交通工具10的速度(或速率)的一个或多个速度传感器40s。速度传感器40s联接到控制器34并且与一个或多个车轮17电子通信。
图2是用于控制交通工具100以便启用用户驾驶和特征选择的方法200的框图。方法200包括框202，其需要由GPS收发器40g向控制器34传输路线数据或路线信息。当交通工具10移动时，路线数据被连续地更新。换句话说，GPS收发器40g连续地监测交通工具10的位置，并因此监测交通工具10的路线。因此，GPS收发器40g将路线数据传输到控制器34。在框204，控制器34连续地接收来自GPS收发器40g的路线数据，以便确定交通工具10的位置。在框206，控制器34接收来自传感器系统28的特征数据。特征数据(例如，特征信息)是关于多个交通工具操作模式中的每一个所需的多个特征的信息。多个特征包括但不限于物体检测、标志检测和周围视野。术语“特征”是指交通工具10的功能，其允许交通工具10使用传感器系统28检测其周围环境或关于其相对于外部物体的操作的特性(例如，从交通工具10到另一交通工具的距离)。控制器34包括智能续航里程管理系统(例如软件)，以确定作为电池23的荷电状态(SOC)的函数的交通工具10的续航里程。术语“续航里程”是指交通工具10能够仅使用电动马达(其可以是推进系统20的一部分)来推进的距离。在基于路线数据和特征数据为每个交通工具操作模式确定交通工具10的续航里程之后，在框208，控制器34将续航里程-模式组合的列表LST发送到用户接口23。预测续航里程可以使用以下公式计算：
Figure 521799DEST_PATH_IMAGE004
其中：
Rpred是预测续航里程：
Pcur是电池上的剩余功率(或电池23的荷电状态)；和
ds是过去的行驶距离。
如图3所示，续航里程-模式组合的列表LST包括如图3所示的多个交通工具操作模式VOM中的每一个的多个续航里程R。交通工具操作模式VOM可以被表征为汽车工程师协会(SAE) J 3016-2018标准规定的自动化等级，即：0级(即L0)-无自动化；1级(即L1)-驾驶员辅助；2级(即L2)-部分自动化；3级(即L3)-有条件自动化；3级(即L3)——高度自动化；和4级(即L4)——完全自动化。续航里程-模式组合的列表LST可以包括续航里程R和对应的交通工具操作模式VOM。每个交通工具操作模式VOM包括自动化级别(如上所述)和路况(例如公路、城市道路和/或高速公路)。
回到图2，在执行框208之后，方法200前进到框210。在框210，控制器34命令用户接口23显示续航里程-模式组合COM的列表LST，如图3所示。然后，用户可以选择续航里程-模式组合列表LST中的期望的续航里程-模式组合。然后，在框212，将所选续航里程-模式组合SCOM发送到控制器34。控制器34然后通过用户接口23接收用户输入(即，所选续航里程-模式组合SCOM)。用户输入是由交通工具10的用户做出的选择，其指示续航里程-模式组合的列表中的所选续航里程-模式组合。当新旅程开始或路线情况发生变化(例如，堵车、施工、事故等)时，需要进行此选择。所选续航里程-模式组合SCOM包括所选续航里程SR和所选交通工具操作模式SVOM。然后，方法200前进到框214。在框214，使用智能续航里程管理系统(例如，软件)，控制器34(1)响应于通过用户接口接收到用户输入，去激活与所选交通工具操作模式无关(未使用)的单元，以最小化交通工具10的计算资源的使用；并且(2)调整与所选交通工具操作模式SVOM相关的至少一个单元的电源，以最小化功率消耗，如下面详细讨论的。
参考图4，控制系统100可以另外包括用于启用这些特征的多个模块M。每个模块M包括多个单元或设备d。在本公开中，术语“设备”表示消耗电功率的电气硬件部件。设备d此外可以包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或它们的组合。例如，一个模块M可以包括CPU、FPGA和GPU，另一个模块M可以包括两个CPU。虽然所描绘的实施例显示为具有两个模块M，但是可以设想控制系统100可以包括更多或更少的模块M。每个模块M包括配置成监测模块M中的每个设备d的功率消耗的功率监测模块50(例如，硬件和/或软件)。每个模块M与控制器34电通信。因此，每个模块M被编程为向控制器34发送功率度量（power metrics）。因此，控制器34从每个模块M接收与每个模块M和每个模块M中的每个设备d的电功率消耗相关的数据。控制系统100可以是分布式系统或集中式系统。希望控制系统100是集中式系统，以避免消息传递方案的复杂性。不需要新的物理模块。
继续参考图4，控制器34包括交通工具功率模块35(其可以是硬件或软件)和集中监测模块37，交通工具功率模块35被配置成确定交通工具10的电功率消耗，集中监测模块37被配置成从模块M和交通工具10接收所有功率度量并使用这些功率度量来确定每个交通工具操作模式的交通工具10的续航里程。控制器34也被编程为创建续航里程-模式组合的列表LST。控制器34与电池21电子通信。因此，电池21可以将其荷电状态(SOC)传送到控制器34。控制器34被编程为确定作为电池21的SOC的函数的交通工具10的续航里程。控制器34可以命令电池21更高效地向推进系统20(例如，电动马达)供应电功率。控制器34与用户接口23电子通信，并且被编程为命令用户接口23显示续航里程-模式组合的列表LST。然后用户从列表LST中选择一个续航里程-模式组合。控制器34因此被编程为接收用户输入(即，所选续航里程-模式组合)。响应于接收到用户输入(即，所选续航里程-模式组合)，控制器34选择并启用所选交通工具操作模式SVOM。此外，响应于接收到用户输入(即，所选续航里程-模式组合)，控制器34仅启用与所选交通工具操作模式SVOM相关的设备d(即，单元)。因此，设备d包括每种交通工具操作模式的不相关设备和相关设备。不相关设备不需要激活来启用相应的交通工具操作模式，并且相关的设备需要激活来启用相应的交通工具操作模式。因此，响应于用户输入，控制器34去激活所选交通工具操作模式SVOM的不相关设备，并且仅激活所选交通工具操作模式SVOM的相关设备。
图5是根据所选交通工具操作模式SVOM来确定设备d的激活和去激活的方法300的流程图。通过执行该方法300，控制器34使用最少数量的设备d，此时有足够的计算资源来启用对应于所选交通工具操作模式SVOM的特征。方法300在接收到用户输入时在开始框302开始。换句话说，控制器34响应于接收到指示所选续航里程-模式组合SCOM的用户输入，开始执行方法300。然后，方法300前进到框304。在框304，控制器34确定启用所选交通工具操作模式SVOM所需的特征。每个交通工具操作模式(例如自动化级别)都需要特定的特征，例如物体检测、标志检测、周围视野等。考虑到交通工具操作模式VOM的这种特征要求存储在控制器34上。在确定了所选交通工具操作模式SVOM所需的特征之后，方法300前进到框306。控制器34计算所选交通工具操作模式SVOM所需的所有特征的工作负荷W。对于每个需要的特征，控制器34对每个需要的计算资源(即，设备d)上的工作负荷进行描述和存储，所述计算资源例如是CPU、GPU、FPGA和存储器mem。工作负荷W在最大资源容量(即最高频率)下被描述。控制器34将这些描述存储在资源需求表(RDT)中，如图6所示。在框308之后，方法300前进到框308。
在框308，控制器34以M中的功率消耗的升序对模块M进行排序。方法300的后续步骤用于确定哪些模块M应该被激活以及哪些模块M应该被去激活以最小化功率消耗。在框308之后，方法300前进到框310。在框310，控制器34移除模块M的排序列表(如在框308中创建的)中的最后一个模块，并将其放置在去激活模块M’的列表中。然后，方法300前进到框312。在框312，控制器34确定工作负荷W是否适合模块M的列表。如果工作负荷W适合模块M，则方法300返回到框310。如果工作负荷W不适合模块M，则方法300继续到框314。在框314，去激活模块M’的列表中的最后一个模块被移回到活动模块的列表中。然后，方法300前进到框316。在框316，控制器34将工作负荷W重新分配给活动模块M。然后，方法300继续到框318。在框318，去激活模块M’的列表中的模块被去激活。在框318之后，方法300在框320结束。通过执行该方法300，控制器34通过使用以下公式确定具有足够资源来启用所选交通工具操作模式SVOM的模块M的最小数量：
Figure 358168DEST_PATH_IMAGE001
Figure 396531DEST_PATH_IMAGE005
其中：
f是对应的交通工具操作模式所需的特征的集合。
N代表对应特征f所需的模块的最小数量。
M是所有模块的集合。
d代表模块内部的设备。每个模块包括一组设备d。
U是在设备d上引入特征f的计算工作负荷(例如以利用率的形式)。
在全功率下的设备功率消耗打破平局。
图7是用于调整每个模块M的电源的方法400的流程图。在该方法400中，当模块M上的工作负荷不需要全部容量时，控制器34通过设备d(例如，CPU、GPU、FPGA、存储器等)的较低频率来降低模块M的功率消耗。方法400在开始框402开始。然后，方法400前进到框404。在框404，控制器34获得模块M上每个设备d的工作负荷。在框404之后，方法400前进到框406。控制器34确定要被激活以启用所选交通工具操作模式SVOM的模块M上的设备d是否装备有动态电压和频率缩放(DVFS)。如果要被激活以启用所选交通工具操作模式SVOM的模块M的设备d中没有一个装备有DVFS，则方法400前进到框408。在框408，方法400结束。如果模块M的设备d中的一个或多个被激活以启用所选交通工具操作模式SVOM，则方法400前进到框410。在框410，控制器34确定设备d是否能够在多个频率下工作。如果一个或多个设备d能够在多个频率下工作，则方法400前进到框412。在框412，控制器34选择足以计算每个设备d的最低频率。在框412之后，方法400前进到框414。在框414，控制器34确定多个电压是否对应于该频率。如果有多个电压对应于该频率，则方法400前进到框416。在框416，控制器34选择足够满足错误率要求的最低电压。方法400然后前进到框418。在框418，控制器34移除该设备d进行检查。在该方法400中，模块M的工作负荷(即功率消耗)可以使用以下公式来计算：
Figure 828912DEST_PATH_IMAGE003
其中：
C1是由设备d的物理特性(例如，尺寸、材料、电阻和容量等)决定的第一常数。
C2是由设备d的物理特性(例如，尺寸、材料、电阻和容量等)决定的第二常数。
V是设备d的电压。
F是设备d的频率。
P是由模块M消耗的功率。
详细描述和附图或图是对本教导的支持和描述，但是本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实施所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和实施例。

Claims (20)

1.一种用于控制交通工具的方法，包括：
由控制器接收路线数据，其中，当所述交通工具移动时，所述路线数据被连续地更新，并且所述交通工具包括多个交通工具操作模式；
由所述控制器接收特征数据，其中，所述特征数据是关于所述多个交通工具操作模式中的每一个所需的多个特征的信息；
由所述控制器确定针对所述多个交通工具操作模式中的每一个的多个续航里程，其中，所述多个续航里程中的每一个是所述路线数据和所述多个交通工具操作模式中的每一个的所述特征数据的函数；和
由所述控制器命令用户接口显示续航里程-模式组合的列表，其中，所述续航里程-模式组合的列表包括针对所述多个交通工具操作模式中的每一个的所述多个续航里程。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
由所述控制器通过所述用户接口接收用户输入，其中，所述用户输入是由所述交通工具的用户做出的选择，所述选择指示所述续航里程-模式组合的列表中的所选续航里程-模式组合，并且所述所选续航里程-模式组合包括所选续航里程和所选交通工具操作模式。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述控制器是控制系统的一部分，所述控制系统包括多个设备，所述多个设备中的每一个是消耗电功率的电气硬件部件，所述多个设备选自由中央处理单元、图形处理单元和现场可编程门阵列组成的组，所述多个设备包括所述多个交通工具操作模式中的每一个的多个不相关设备和多个相关设备，所述多个不相关设备对于所述多个交通工具操作模式中相应的一个不需要是激活的，并且所述多个相关设备对于所述多个交通工具操作模式中相应的一个需要是激活的。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括响应于通过所述用户接口接收到所述用户输入，由所述控制器去激活所述所选交通工具操作模式的所述多个不相关设备，以最小化所述交通工具的计算资源的使用。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括在去激活所述多个不相关设备之前，由所述控制器确定所述所选交通工具操作模式的所述多个不相关设备。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括响应于通过所述用户接口接收到所述用户输入，调整所述所选交通工具操作模式的所述多个相关设备中的至少一个的电源，以最小化功率消耗。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，去激活多个不相关设备包括去激活模块，所述模块中的每一个包括所述多个设备，并且所述方法还包括使用以下公式确定去激活哪些模块：
N＝min||M||：M＝{Mi}
Figure FDA0004118790110000021
其中：
f是所述所选交通工具操作模式(SVOM)所需的特征的集合，
N代表启用所述所选交通工具操作模式(SVOM)所需的特征f所需的最小模块数量，
M是所有模块的集合，
d代表所述模块之一内部的设备，
U是所述特征f在设备d上引入的计算工作负荷。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，使用以下公式计算每个模块的功率消耗：
P＝C1*V2+C2·F·V2
其中：
C1是由设备d的物理特性确定的第一常数，
C2是由所述设备d的物理特性确定的第二常数，
V是所述设备d的电压，
F是所述设备d的频率，
P是由模块M消耗的功率。
9.一种交通工具，包括：
控制系统，其包括控制器；
传感器系统，其与所述控制器电通信；
其中，所述控制器被编程为：
接收路线数据，其中，当所述交通工具移动时，所述路线数据被连续地更新，并且所述交通工具包括多个交通工具操作模式；
接收特征数据，其中，所述特征数据是关于所述多个交通工具操作模式中的每一个所需的多个特征的信息；
确定针对所述多个交通工具操作模式中的每一个的多个续航里程，其中，所述多个续航里程中的每一个是所述路线数据和所述多个交通工具操作模式中的每一个的所述特征数据的函数；
命令用户接口显示续航里程-模式组合的列表，其中，所述续航里程-模式组合的列表包括针对所述多个交通工具操作模式中的每一个的所述多个续航里程。
10.根据权利要求9所述的交通工具，其中，所述传感器系统包括多个传感器设备，并且所述多个传感器设备包括光学相机。
11.根据权利要求10所述的交通工具，其中，所述多个传感器设备包括全球定位系统(GPS)收发器。
12.根据权利要求11所述的交通工具，还包括配置成接收用户输入的用户接口。
13.根据权利要求12所述的交通工具，其中，所述控制器被编程为通过所述用户接口接收用户输入，所述用户输入是由所述交通工具的用户做出的指示所述续航里程-模式组合的列表的所选续航里程-模式组合的选择，并且所述所选续航里程-模式组合包括所选续航里程和所选交通工具操作模式。
14.根据权利要求13所述的交通工具，其中，所述控制系统包括多个设备，所述多个设备中的每一个是消耗电功率的电气硬件部件，所述多个设备选自由中央处理单元、图形处理单元和现场可编程门阵列组成的组，所述多个设备包括所述多个交通工具操作模式中的每一个的多个不相关设备和多个相关设备，所述多个不相关设备对于所述多个交通工具操作模式中相应的一个不需要是激活的，并且所述多个相关设备对于所述多个交通工具操作模式中相应的一个需要是激活的。
15.根据权利要求14所述的交通工具，其中，所述控制器被编程为响应于通过所述用户接口接收到所述用户输入来去激活所选交通工具操作模式的多个不相关设备，以最小化所述交通工具的计算资源的使用。
16.根据权利要求15所述的交通工具，其中，所述控制器被编程为在去激活所述多个不相关设备之前，确定所述所选交通工具操作模式的所述多个不相关设备。
17.根据权利要求16所述的交通工具，其中，所述多个交通工具操作模式中的每一个包括按照汽车工程师协会(SAE)J 3016-2018标准定义的自动化级别。
18.根据权利要求17所述的交通工具，其中，所述控制器被编程为响应于通过所述用户接口接收到所述用户输入来调整所述所选交通工具操作模式的所述多个相关设备中的至少一个的电源，以最小化功率消耗。
19.根据权利要求18所述的交通工具，其中，所述控制器被编程为通过去激活模块来去激活所述多个不相关设备，所述模块中的每一个包括所述多个设备，并且所述控制器还被编程为使用以下公式来确定去激活哪些模块：
N＝min||M||：M＝{Mi}
Figure FDA0004118790110000041
其中：
f是所述所选交通工具操作模式(SVOM)所需的特征的集合，
N代表启用所述所选交通工具操作模式(SVOM)所需的特征f所需的最小模块数量，
M是所有模块的集合，
d代表所述模块M之一内部的设备，
U是所述特征f在设备d上引入的计算工作负荷。
20.根据权利要求19所述的交通工具，其中，使用以下等式计算每个模块的功率消耗：
P＝C1·V2+C2·F·V2
其中：
C1是由所述设备d的物理特性确定的第一常数，
C2是由所述设备d的物理特性确定的第二常数，V是所述设备d的电压，F是所述设备d的频率，P是由模块M消耗的功率。
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