CN112334373A - 使用电磁或光学传感器来估算相对于牵引车位置的挂车位置以及牵引车与挂车之间的铰接角度 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于估算公路列车(1)的挂车(4)相对于牵引车(2)的位置的方法，所述方法包括：提供或获取公路列车(1)的运动学模型(3)；提供或获取挂车(4)的长度估算值(TL)；测量牵引车(2)与挂车(4)之间的铰接角度(mθ)；以及使用运动学模型(3)、长度估算值(TL)以及测得的铰接角度(mθ,vθ)来确定挂车(4)相对于牵引车(2)的位置。此外，本发明还涉及一种计算机程序和一种控制单元。

Description

使用电磁或光学传感器来估算相对于牵引车位置的挂车位置 以及牵引车与挂车之间的铰接角度
技术领域
本发明涉及一种用于估算公路列车的挂车相对于牵引车的位置的方法、计算机程序以及用于公路列车的控制单元。
背景技术
对于转向辅助应用来说重要的是知道公路列车的挂车的位置，该转向辅助应用在转向操纵期间辅助驾驶员并且可以指示在公路列车附近易受伤害的道路使用者或其它物体的存在。
特别地，当公路列车执行转向操纵时，位置以及该位置在操纵期间如何变化是至关重要的。挂车的长度或将挂车安装在牵引车上的转向销与挂车的后轴之间的距离之间的长度极大地影响挂车的位置。该长度对于在不与任何物体碰撞的情况下执行转向操纵所需的空间也至关重要。
虽然可以通过使用安装在挂车上的特定传感器来确定挂车的位置，但适配用于由牵引车拖曳的每个新挂车的转向辅助应用的控制器或软件程序通常不方便。
然而，本发明旨在一种在挂车上没有任何附加传感器的情况下用于估算挂车位置的自动自给系统和方法。
例如，在WO 2014/037064 A1中公开了一种已知的转向辅助系统。其中公开的系统具有三个传感器，以用于监测到公路列车的侧面的区域，其中，传感器被布置在公路列车的挂车上。传感器监测到挂车的设有传感器的侧面的区域，以及在行驶方向上监测挂车的前方。基于这些传感器是否确定物体，输出警报信号。该系统的缺点在于，传感器实际上需要确定该物体。另一个缺点在于，无论是否可能发生实际碰撞，都会输出警报。碰撞的可能性取决于挂车的长度和位置。因此，在本文献中公开的系统仅基于挂车上的传感器之间的距离来输出警报。
从DE 10 2012 016 708 A1已知一种系统，该系统使用单个传感器，该传感器将测量区域投影到公路列车的侧面，公路列车向该侧面转向。该测量区域由挂车与牵引车之间的角度以及该三角形的基线限定。在DE 10 2012 016 708 A1中，公开了该系统使用公路列车的实际尺寸，例如单个项目的长度以及每次转向操作的角度。公开了将该信息传送到控制单元，然而没有公开如何确定该信息。
在DE 10 2012 010 876 A1和WO 2007/143990 A1中公开了用于监测与公路列车相邻的区域的另一系统。
尽管公路列车的挂车的长度可以在理论上被测量并且特别是已知的，但当公路列车总是配备有相同的挂车时，挂车的位置并不那么容易测量。然而，当确定挂车在转向操纵期间是否将与物体碰撞时，挂车的位置至关重要。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种方法、一种计算机程序和一种控制单元，它们能够以容易的方式估算公路列车的挂车相对于牵引车的位置，特别是在挂车上未安装任何传感器的情况下。
根据本发明的第一方面，本发明通过一种用于估算公路列车的挂车相对于牵引车的位置的方法来解决该目的，该方法包括：提供或获取公路列车的运动学模型；提供或获取挂车的长度估算值；测量牵引车与挂车之间的铰接角度；以及使用运动学模型、长度估算值和测得的铰接角度确定挂车相对于牵引车的位置。
本发明基于以下思想：可以仅使用安装在牵引车上的传感器来测量铰接角度，并且还可以基于运动学模型和长度估算值来估算挂车的位置。
在本申请中，术语“估算”是指实际位置可能略微偏离估算位置，该估算位置是使用特定的假设确定的，例如，轮胎的打滑可以忽略。运动学模型和测量值两者的融合提高了估算的质量，并且运动学模型以及测量可以彼此影响，并且可以被用于使用运动学模型来验证测量和确定中的另一个的值。因此，仅已经基于运动学模型计算或确定的值可以使用测量来验证，并且反之亦然。
在牵引车的坐标系(X方向)上测量的挂车位置可以被确定为铰接角度的余弦值乘以挂车的长度。因此，Y-位置可以是铰接角度的正弦值乘以挂车的长度。因此，使用以上参数，挂车位置的估算是简单的。
在一个实施例中，挂车的估算长度可以等于挂车距离，该挂车距离是挂车的转向销与后轴之间的距离。在其它实施例中，挂车长度可以是挂车的总长度，该总长度可以比转向销与后轴之间的长度更长。总长度可以从数据库获取或使用扫描器系统确定。这将在下面更详细地描述。
优选地，该方法还包括以下步骤：获取牵引车的速度、牵引车的横摆率以及牵引车的转向销的位置；其中，确定挂车相对于牵引车的位置的步骤还基于牵引车的速度、牵引车的横摆率和牵引车的转向销的位置。牵引车的速度可以直接从牵引车中的传感器获取。横摆率也是如此。转向销的位置通常是已知的，并且可以在公路列车的运动学模型中实现。这三个值特别影响挂车在转向操纵期间将如何运转。因此，在确定挂车的位置时包括这三个值是有益的。
此外，优选地，该方法包括：使用运动学模型确定牵引车与挂车之间的理论铰接角度；比较理论铰接角度和测得的铰接角度；以及当测得的铰接角度不在理论铰接角度的预定公差范围内时，校正理论铰接角度。因此，根据该实施例，该方法使用理论上计算的铰接角度，该理论上计算的铰接角度可以仅基于运动学模型来计算。然而，由于实际上也存在由于轮胎打滑产生的影响或其它影响，所以实际铰接角度可能偏离理论上确定的铰接角度。因此，也如下所述测量铰接角度。当理论上确定或计算的理论铰接角度不在理论铰接角度的预设公差范围内时，使用测得的铰接角度更新用于进一步计算步骤和确定挂车位置的铰接角度，这可以意味着用该测得的铰接角度代替理论上确定或计算的理论铰接角度。这些值的其它融合也是可能的，例如使用平均值。
优选地，使用牵引车与挂车之间的基于电磁波的测量来执行测量牵引车与挂车之间的铰接角度的步骤。
优选地，基于电磁波的测量在第一时间包括：将来自扫描器单元的光束从牵引车的侧部(特别是牵引车的副驾驶员侧)发送到挂车的侧部处的测量点；在扫描器单元处接收反射光束；基于该反射光束的行进时间测量确定扫描器单元与测量点之间的距离。通常，这种测量在现有技术中是已知的，并且已经被广泛测试。优选地，在第二时间重复这些步骤；并且基于从第一时间到第二时间的距离变化来确定挂车的横摆率。然后，不仅牵引车与挂车之间的测得的铰接角度是已知的，而且由于距离的变化，挂车的横摆率也是已知的。因此，基于电磁波的测量可以被用于确定挂车的测得的铰接角度和挂车的横摆率。因此，仅需要一个传感器或一个扫描器单元来确定两个值。
优选地，扫描器单元是激光雷达传感器。激光雷达传感器非常适合于此应用。与传统的雷达传感器相比，可以改进由激光雷达传感器提供的范围测量精度。
在一个实施例中，该方法还可以包括以下步骤：沿着挂车的侧部设置多个测量点；以及对于所述距离测量，选择具有到扫描器单元的最小距离的测量点。当挂车的类型还未知时，多个测量点可能是有益的，并且对于审批测量质量也是有益的。
在提供或获取挂车的长度估算值的步骤的另一优选开发中，包括以下步骤：确定挂车的横向速度；确定挂车的横摆率；以及基于挂车的横向速度和挂车的横摆率确定挂车的转向销与挂车的后轴之间的挂车距离。挂车的转向销与后轴之间的距离是基本上限定挂车在任何转向操纵期间的运动学性能的距离。
该实施例基于以下思想：期望在无手动地或借助于距离测量传感器来对挂车的长度进行实际测量，而是基于易于通过已知传感器设备可确定或测量的值的情况下，确定挂车的长度。可以通过将挂车的横向速度除以挂车的横摆率来确定挂车的转向销与后轴之间的距离。挂车的横向速度是挂车的后轴的中心在挂车的纵向方向上的实际速度。当公路列车在没有任何转向操纵的情况下在直线方向上行驶时，挂车的横向速度与牵引车的横向速度相同。然而，在转向操纵期间，牵引车的横向速度将不同于挂车的横向速度。
一方面，可以使用安装在挂车上的传感器来确定这些值，并且基于这些传感器值可以确定挂车的转向销与后轴之间的距离。另一方面，也可以基于仅安装在牵引车上的传感器来计算这些值，这是优选的。优选的是，被用于执行该方法的系统可以被自足式地安装到牵引车，并且在挂车处不需要任何特定的传感器、装置或其它修改。这使得牵引车可能拖曳任何挂车，并且仍然可以估算挂车长度。
优选地，该方法还包括：将所确定的挂车距离与已知挂车类型的已知挂车距离的预定数据库和预存数据库进行比较；基于该比较从列表选择已知挂车类型；以及从数据库获取所选择的挂车类型的相应挂车长度。实际上，由于轮胎打滑和确定中的其它误差，估算挂车长度可能是错误的。此外，当已知挂车的转向销与后轴的中心之间的距离时，仍不知道可能延伸超过挂车的后轴的挂车的总长度。因此，优选将所确定的值与数据库进行比较以获取挂车的总长度。这种数据库可以被存储在公路列车的牵引车上装载的控制器上，但也可以被设置在云服务和执行将方法连接到云服务以获取对数据库的访问的控制器中。
在上文限定的计算中使用的挂车的横摆率可以优选地确定如下：确定牵引车的横摆率；并且确定牵引车与挂车之间的理论铰接角度。基于这些值，可以通过在不同的时间确定理论铰接角度并将当前铰接角度与先前理论铰接角度之间的差除以循环时间来迭代确定挂车横摆率。从牵引车的横摆率中减去该值，并且这种减法运算的结果是挂车横摆率的估算。可以从牵引车的控制装置中读取牵引车的横摆率，或使用设置在牵引车上的特定传感器确定牵引车的横摆率。
而且，可以计算挂车的横向速度。这可以通过以下方法来进行：确定牵引车与挂车之间的理论铰接角度或测得的铰接角度；确定转向销的纵向速度并确定转向销的横向速度。转向销的纵向速度和横向速度是在牵引车的纵向方向和横向方向上被测量的，并且因此与挂车无关。这些速度可以被直接测量或从牵引车系统(例如安装在牵引车中的加速度传感器)获取。然后，可以通过将牵引车与挂车之间的理论铰接角度或测得的铰接角度应用于转向销的横向纵向速度值来计算挂车的纵向速度。
也优选的是，以循环时间迭代确定理论铰接角度。这意味着，当在某个时间已知理论铰接角度时，可以使用先前的理论铰接角度并将牵引车横摆率与挂车横摆率之间的差乘以循环时间来计算当前理论铰接角度。当使用挂车中的横摆率传感器确定挂车的横摆率时，这特别有益。在该实施例中，易于确定两个横摆率，并因此易于计算理论铰接角度。
根据本发明的第二方面，上述问题还通过一种计算机程序来解决，所述计算机程序包括当由计算机执行该程序时使计算机执行以下步骤的指令：加载公路列车的运动学模型；确定或获取挂车的长度估算值；测量牵引车与挂车之间的铰接角度；以及使用运动学模型、长度估算值和铰接角度来确定挂车相对于牵引车的位置。
在本发明的第三方面中，上述目的还通过一种用于公路列车的控制单元来解决，该控制单元包括：存储器，在该存储器上存储有根据本发明第二方面的计算机程序；以及处理器，该处理器被配置成执行计算机程序。
优选地，控制单元包括接口，该接口用于与公路列车的内部总线系统通信并从扫描器单元接收距离测量数据，该扫描器单元测量牵引车的侧部(特别是牵引车的副驾驶员侧)与挂车的侧部处的测量点之间的距离。
此外，优选的是，控制单元包括接口，该接口用于与公路列车的内部总线系统通信，以用于向公路列车的转向辅助安全系统提供挂车位置估算数据。然后，转向辅助安全系统可以使用所提供的挂车位置估算来计算和/或确定待输出给驾驶员的警报信号，或者还可以执行自主制动操纵。
为了更完整地理解本发明，现将参考附图详细描述本发明。具体实施方式将说明和描述被认为是本发明的优选实施例的内容。当然应当理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可以容易地进行形式或细节上的各种修改和改变。因此，意图是本发明可以不限于本文中示出和描述的确切形式和细节，也不限于本文中所公开的以及下文中所要求保护的本发明的整体。此外，公开本发明的说明书、附图和权利要求书中描述的特征对于单独或组合考虑本发明可能是必不可少的。特别地，权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制本发明的范围。措词“包括”不排除其它元件或步骤。单词“一”或“一个”不排除多个。措辞“多个”项目还包括数字1(即，单个项目)以及诸如2、3、4等的其它数字。
附图说明
在附图中：
图1是方法的基本元件的示意性概览；
图2示出了公路列车的示意性概图；
图3a示出了公路列车的另一示意性概览；
图3b示出了公路列车的运动学模型；
图4示出了公路列车的运动学模型的其它细节；
图5是方法的元件的详细概览；并且
图6是估算公路列车的挂车相对于牵引车的位置的方法的流程图。
具体实施方式
公路列车1包括牵引车2和挂车4，其中，挂车4经由转向销KP连接到牵引车2。
在图1中，示出了挂车距离d，该挂车距离是挂车4的转向销与后轴30之间的距离。在图1中，三个后轴的中轴线被选择为后轴30。总挂车长度TL可以大于挂车距离d。
本公开的思想是通过以下方法来估算挂车4相对于牵引车2的位置：提供或获取公路列车1的运动学模型3；提供或获取挂车4的长度估算值TL；测量牵引车2与挂车4之间的铰接角度mθ并使用运动学模型3、长度估算值TL和测得的铰接角度mθ来确定挂车4相对于牵引车2的位置。特别地，本方法使用如下项来估算挂车位置：运动学模型3，优选用于测量铰接角度mθ的基于电磁波的测量38，以及估算器模块40，该估算器模块40使用运动学模型3和基于电磁波的测量结果(即，测得的铰接角度mθ)这两个信息。
对于估算挂车位置而言，重要的是要知道挂车长度TL或至少挂车距离D。
在该实施例中，牵引车2包括激光雷达传感器5，该激光雷达传感器5形成用于基于电磁波的测量38的扫描器单元6。此外，在牵引车2内部设置有控制单元12以及转向辅助安全系统14。转向辅助安全系统14不是本发明的特别部分，然而，控制单元12被用于为该转向辅助安全系统14提供数据，然后该数据可以由转向辅助安全系统14使用以为公路列车1的驾驶员提供警报信号和/或执行自主制动操纵。
在本公开中从控制单元12提供给转向辅助安全系统14的数据特别是如下所确定或估算的挂车长度TL和/或挂车距离D以及如下所述在X和Y坐标中的挂车位置。
本实施例中的控制单元12包括存储器15，在该存储器15上存储有计算机程序17。此外，控制单元12包括处理器19，该处理器19可以执行存储在存储器15中的计算机程序17。
控制单元12包括第一接口22和第二接口24。控制单元12经由第一接口22连接到总线26，该总线又被连接到激光雷达传感器5。第二接口24被连接到第二总线28，该第二总线又被连接到转向辅助安全系统14。
如本领域技术人员将理解的，当估算挂车4在转向操纵期间是否将与物体碰撞时，挂车长度TL是关键信息。挂车长度TL可以是挂车4的总长度。挂车长度TL也可以是挂车4的转向销KP与后轴30之间的距离D，因为该长度特别影响挂车4的转向性能。当估算挂车位置时，挂车长度TL也是一个重要参数。
图3a和图4特别示出了公路列车1的运动学模型3的图示。为了在第一步骤中估算挂车长度TL，确定挂车距离D，该挂车距离D是挂车4的转向销KP与后轴30之间的长度。挂车距离D能够在图1、图3b和图4中最佳可见。本发明基于以下思想：该挂车距离D不是使用手动测量来测量的，而是基于运动学模型3和可能设置在牵引车2中的其它传感器来估算的，但在挂车4上未安装任何传感器。
为了确定挂车4的转向销KP与后轴30之间的挂车距离D，首先确定挂车4的横向速度Vy_trailer和挂车4的横摆率trailer_yaw_rate。挂车4的横向速度Vy_trailer是横向于挂车4的纵向方向的速度，该纵向方向是转向销KP与后轴30之间的距离d的方向。
对于所有计算，必须做出标准假设：
速度/半径＝横摆率。
转向销KP与后轴30之间的距离D可以以如下方式计算：
D＝(Vy_trailer)/(trailer_yaw_rate) (1)
挂车4的横向速度Vy_trailer和挂车4的挂车横摆率trailer_yaw_rate均可以使用安装在挂车4上的特定传感器来确定。然而，本发明的思想是计算这些值，使得本文所公开的方法也能够适用于未设有特定传感器的挂车4。
可以基于牵引车2的横摆率yaw_rate以及牵引车2与挂车4之间的铰接角度θ(mθ,dθ,vθ)来计算挂车4的横摆率trailer_yaw_rate(参见图3和图2b)。取决于本公开中如何获取铰接角度，该铰接角度被称为mθ、dθ、vθ，其中，mθ是基于测量获取的铰接角度，dθ是以理论方式获取的铰接角度，并且vθ是经验证的铰接角度。当做出与任何铰接角度相关的一般性陈述时，仅使用参考θ。
铰接角度θ基本上是牵引车2的坐标系34与挂车4的坐标系36之间的角度(参见图2b)。然后，挂车4的横摆率trailer_yaw_rate可以以如下方式计算：
trailer_yaw_rate＝yaw_rate–((θ(current)–θ(previous)))/(CycleTime) (2)
在等式(2)中，使用了两个不同的铰接角度θ，即，先前的铰接角度θ(previous)和当前的铰接角度θ(current)。CycleTime是这两个铰接角度θ之间的测量或计算之间的时间。
一方面，可以使用数值方法迭代确定铰接角度θ，该方法由控制单元12的处理器19执行。用于迭代确定该理论铰接角度dθ的等式为：
dθ(更新)＝dθ(先前)+(yaw_rate–trailer_yaw_rate)*CycleTime (3)
在等式(3)中，由于牵引车2的横摆率传感器，所以牵引车2的CycleTime和横摆率yaw_rate是已知的。因此，使用数值方法能够估算或确定理论铰接角度dθ。
然而，优选地、另外地或替代性地，使用基于电磁波的测量38来测量铰接角度θ。测得的铰接角度被称为mθ。基于电磁波的测量38优选涉及被连接到控制单元12的激光雷达传感器5。该激光雷达传感器5被安装在牵引车2的侧部7上，特别优选被安装在副驾驶员一侧上，这是因为副驾驶员一侧通常是公路列车1的这样的侧面，该侧面在与物体或其它易受伤害的道路使用者碰撞时更容易受伤害。
激光雷达传感器5优选地向挂车4的侧部11上的多个测量点10a、10b发射光束16。从这些测量点10a、10b选出最接近的一个测量点S并形成所选测量点S。在其它实施例中，还可以规定，选择其它测量点10a、10b中的任一个测量点。尽管在图1中仅示出了两个测量点10a、10b，但应当理解，也可以提供更多数量的测量点。这是有益的，因为不是每个挂车的每个部分都正确地反射辐射，并因此可以执行不同的测量以改进该方法的质量。
激光雷达传感器5适于接收反射光束18并基于该反射光束18的行进时间测量来确定激光雷达传感器5与所选测量点S之间的距离20。
现在假设挂车宽度W是已知的，因为该宽度通常被标准化，或者与挂车的长度TL相比，挂车4的宽度W的变化较小。
从图4中可以看出所选测量点S与挂车4的后轴30的中心之间的几何关系。转向销KP相对于牵引车坐标系34的位置是已知的。从利用激光雷达传感器5执行的行进时间测量中，所选测量点S的位置也是已知的(参见图4)。因此，可以确定转向销KP与所选测量点S之间的距离。还已知角度δ，该角度是连接转向销KP和所选的测量点S的线与挂车4的平坦前表面之间的角度，该平坦前表面等于与挂车4的纵向方向垂直的平面。从几何关系显而易见：
δ＝arcos(W/(2*(KP与S之间的距离))) (4)
现在，仍然需要角度γ，该角度是牵引车坐标系34的X方向与挂车坐标系36的X方向之间的角度。从图4中的几何关系可以确定：
γ＝artan(S的Y位置/S的X位置) (5)
其中，在牵引车坐标系34中给出了所选测量点S的X位置和Y位置。
现在，从等式(4)和(5)可以确定测得的铰接角度mθ为：
θ＝δ+γ–π/2 (6)
因此，可以基于使用激光雷达传感器5执行的基于电磁波的测量38来计算测得的铰接角度mθ。
基于该基于电磁波的测量38，还可以计算挂车4的横摆率trailer_yaw_rate。为了实现这一点，在第二时间执行测得的铰接角度mθ的测量，并且确定此时的铰接角度的变化。这可以通过以下等式进行：
trailer_yaw_rate＝mθ(t1)-mθ(t0)/t1-t0 (7)
测得的铰接角度mθ和挂车4的横摆率trailer_yaw_rate可以直接使用，或者可以被用于验证可以使用数值方法迭代计算的相应计算值。
使用所有以上定义，可以计算出挂车4的转向销KP与后轴30之间的挂车距离D。
然后，优选地从包括已知挂车类型的多个预存挂车长度的数据库确定实际挂车长度TL。在图6中示出了该过程。在步骤60(其可以包括所有上述步骤)中已经确定了所确定的挂车距离D之后，控制单元12或任何其它合适的单元可以在步骤62中访问数据库64。数据库64可以被存储在存储器15内或分开的存储件上，或者可以以无线方式被访问，并且例如可以被存储在云服务中。数据库64包括：挂车类型数据66，该挂车类型数据包括已知挂车类型T1、T2、T3等；挂车距离数据67，该挂车距离数据67具有这些已知挂车类型T1、T2、T3等的相应已知挂车距离D1、D2、D3等；以及相应挂车长度数据68，该相应挂车长度数据68具有这些已知挂车类型T1、T2、T3等的已知挂车长度TL1、TL2、TL3等。而且，在步骤62中，将所确定的挂车距离D与挂车距离数据67的已知挂车距离D1、D2、D3等进行比较。基于该比较，可以从挂车类型数据66确定匹配的已知挂车类型T1、T2、T3等。通常，匹配的已知挂车类型T1、T2、T3等将是具有最接近所确定的挂车距离D的挂车距离D1、D2、D3等的挂车类型T1、T2、T3等。选择具有匹配的挂车距离的数据集69，在该示例中为挂车距离D1、相应挂车类型T1以及相应挂车长度TL1。在步骤70中接收该数据集69。在步骤72中，可以将数据集69或仅挂车长度数据74提供给牵引车1的模块或系统，例如，转向辅助安全系统(14)。
当挂车距离D是已知的并且已经使用测得的铰接角度mθ验证了理论计算的铰接角度dθ时，经验证的铰接角度vθ可以被用于确定在牵引车2的坐标系34中的挂车位置。这可以以如下方式来完成。
然后，可以使用以下等式计算在牵引车坐标系34中测量的在X方向和Y方向上的标准位置：
挂车位置_x＝cosines(vθ)*D–KPD (8)
挂车位置_y＝sinus(vθ)*D (9)
在以上等式(8)中，参数KPD表示牵引车2的转向销KP与后轴44之间的距离。
然后，通过转向辅助安全系统14可以使用关于挂车位置的信息来确定挂车2在转向操纵中是否可能与物体或人碰撞，或者经由其它措施改进公路列车1的安全性。
附图标记列表
1 公路列车
2 牵引车
3 运动学模型
4 挂车
5 激光雷达传感器
6 扫描器单元
7 牵引车的侧部
10a，10b 测量点
11 挂车的侧部
12 控制单元
14 转向辅助安全系统
15 存储器
16 来自扫描器单元的光束
17 计算机程序
18 反射光束
19 处理器
20 点
22 接口
24 第二接口
26，28 内部总线系统
30 后轴
34 牵引车坐标系
36 挂车坐标系
38 基于电磁波的测量
40 估算器模块
44 牵引车的后轴
60 确定距离的步骤
62 访问数据库的步骤
64 数据库
66 挂车类型数据
67 挂车距离数据
68 挂车长度数据
69 所选数据集
70 接收的步骤
72 提供挂车长度数据的步骤
74 挂车长度数据
TL 挂车长度
V_longitudinal 牵引车的速度
Vy_trailer 挂车的横向速度
trailer_yaw_rate 挂车的横摆率
D 挂车距离
KP 转向销
KPD KP与44之间的距离
θ 铰接角度
dθ 理论铰接角度
mθ 测得的铰接角度
vθ 经验证的铰接角度
Vx_mounting 转向销的纵向速度
Vy_mounting 转向销的横向速度
CycleTime 循环时间
S 所选测量点
W 挂车宽度
X 纵向方向
Y 横向方向
γ 角度
δ 角度

Claims (16)

1.一种用于估算公路列车(1)的挂车(4)相对于牵引车(2)的位置的方法，所述方法包括：
-提供或获取所述公路列车(1)的运动学模型(3)；
-提供或获取所述挂车(4)的长度估算值(TL)；
-测量所述牵引车(2)与所述挂车(4)之间的铰接角度(mθ)；以及
-使用所述运动学模型(3)、所述长度估算值(TL)和所测量到的铰接角度(mθ,vθ)来确定所述挂车(4)相对于所述牵引车(2)的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
-获取所述牵引车(2)的速度(V_longitudinal)、所述牵引车(2)的横摆率(yaw_rate)和所述牵引车(2)的转向销(KP)的位置；
其中，确定所述挂车(4)相对于所述牵引车(2)的位置的步骤还基于所述牵引车(2)的速度(V_longitudinal)、所述牵引车(2)的横摆率(yaw_rate)，和所述牵引车(2)的转向销(KP)的位置。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：
-使用所述运动学模型(3)来确定所述牵引车(2)之间的理论铰接角度(dθ)；
-比较所述理论铰接角度(dθ)和所测量到的铰接角度(mθ)；以及
-当所测量到的铰接角度(mθ)不在所述理论铰接角度(dθ)的预定公差范围内时，校正所述理论铰接角度(dθ)以获取经验证的铰接角度(vθ)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，使用所述牵引车(2)与所述挂车(4)之间的基于电磁波的测量(38)来执行测量所述牵引车(2)与所述挂车(4)之间的所述铰接角度(mθ)的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述基于电磁波的测量(38)包括在第一时间(t1)：
-将来自扫描器单元(6)的光束(16)从所述牵引车(2)的侧部(7)特别是所述牵引车(2)的副驾驶员侧发送到所述挂车(4)的侧部(11)处的测量点(S)；
-在所述扫描器单元(6)处接收反射光束(18)；
-基于所述反射光束(18)的行进时间测量来确定所述扫描器单元(6)与所述测量点(S)之间的距离(20)。
6.根据权利要求5所述的方法，包括：
-在第二时间(t2)重复权利要求5的步骤；以及
-基于从所述第一时间(t1)到所述第二时间(t2)的距离(20)的变化来确定所述挂车(4)的横摆率(trailer_yaw_rate)。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述扫描器单元(6)是激光雷达传感器(5)。
8.根据权利要求5、6或7所述的方法，包括以下步骤：
-沿着所述挂车(4)的侧部(11)提供多个测量点(10a、10b)；以及
-对于确定所述扫描器单元(6)与所述测量点(10a,S)之间的距离(20)的步骤，选择具有到所述扫描器单元(6)的最小距离(20)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，提供或获取所述挂车(4)的长度估算值(TL)包括：
-确定所述挂车(4)的横向速度(Vy_trailer)；
-确定所述挂车(4)的横摆率(trailer_yaw_rate)；以及
-基于所述挂车(4)的横向速度(Vy_trailer)和所述挂车(4)的横摆率(trailer_yaw_rate)来确定所述挂车(4)的转向销(KP)与所述挂车(4)的后轴(30)之间的挂车距离(D)。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
-将所确定的挂车距离(D)与已知挂车类型(T1、T2、T3)的已知挂车距离(D1、D2、D3)的预定且预存的数据库(64)进行比较；
-基于所述比较从列表(66)中选择已知挂车类型(T1、T2、T3)；以及
-从所述数据库(64)获取所选择的挂车类型(T1、T2、T3)的相应挂车长度(TL)。
11.根据权利要求3所述的方法，其中，使用所述运动学模型(3)来确定所述牵引车(2)与所述挂车(4)之间的所述理论铰接角度(dθ)包括：
-用循环时间(CycleTime)来迭代地确定所述理论铰接角度(dθ)。
12.根据权利要求3或11所述的方法，包括以下步骤：
-基于所述牵引车(2)的横摆率(yaw_rate)和所述挂车(4)的横摆率(trailer_yaw_rate)来确定所述理论铰接角度(dθ)。
13.一种包括指令的计算机程序，当由计算机执行所述程序时所述指令使所述计算机执行以下步骤：
-加载所述公路列车(1)的运动学模型(3)；
-确定或获取所述挂车(4)的长度估算值(TL)；
-测量所述牵引车(2)与所述挂车(4)之间的铰接角度(mθ)；以及
-使用所述运动学模型(3)、所述长度估算值(TL)和所述铰接角度(mθ、vθ)来确定所述挂车(4)相对于所述牵引车(2)的位置。
14.一种用于公路列车(1)的控制单元(12)，所述控制单元(12)包括：
-存储器(15)，所述存储器(15)存储有根据权利要求13所述的计算机程序(17)；
-处理器(19)，所述处理器(19)被配置成执行所述计算机程序(17)。
15.根据权利要求14所述的控制单元(12)，包括接口(22)，所述接口(22)用于与所述公路列车(1)的内部总线系统(26、28)通信并从扫描器单元(6)接收距离测量数据，所述扫描器单元(6)测量所述牵引车(2)的侧部(7)，特别是所述牵引车(2)的副驾驶员侧与所述挂车(4)的侧部(11)处的测量点(S)之间的距离(20)。
16.根据权利要求14或15所述的控制单元(12)，包括接口(24)，所述接口(24)用于与所述公路列车(1)的内部总线系统(26、28)通信，以用于向所述公路列车(1)的转向辅助安全系统(14)提供挂车位置估算数据。
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