CN112389449A - 车辆重量分布确定 - Google Patents

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韩晓凌
黄泽铧
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Abstract

描述了用于确定车辆的重量分布的技术。一种执行自主驾驶操作的方法，包括：从两组传感器接收两组值，其中第一组传感器测量施加在车辆的轮轴上的重量或压力，第二组传感器测量车辆的轮胎中的压力。所述方法执行错误检测和移除操作，以从两组值中移除或滤除任何错误值，以获得两组过滤值。所述方法基于第一组过滤值或第二组过滤值，确定描述施加在轮轴上的重量或压力的一个或多个值，以获得车辆的重量分布。基于所获得的车辆的重量分布，所述方法可以确定车辆的驾驶操作。

Description

车辆重量分布确定
相关申请的交叉引用
本专利文件要求于2019年8月13日提交的美国临时专利申请No.62/886,280的优先权。前述专利申请的全部内容通过引用并入作为本申请的公开的一部分。
技术领域
本文涉及确定车辆中的重量分布的系统、装置和方法。
背景技术
自主车辆导航是一种技术，其可以允许车辆感测自主车辆周围的车辆的位置和运动，并且基于该感测来控制自主车辆以安全地朝向目的地导航。自主车辆可以以多种模式操作。在一些情况下，自主车辆可以允许驾驶员通过控制转向、油门、离合器、变速杆和/或其他设备来将自主车辆作为常规车辆进行操作。在其他情况下，驾驶员可以使用自主车辆导航技术以允许车辆由其自身驾驶。
发明内容
在驾驶车辆时，车辆的操作至少部分取决于车辆的重量。例如，与没有负载的相同卡车相比，承载有负载(例如，货物)的卡车将运用更大的力来驾驶和停止。本专利文件描述了确定车辆的重量分布的系统、装置和方法，以使位于车辆中的车载控制计算机能够至少基于所确定的重量分布来确定车辆的驾驶操作。
在示例实施例中，一种执行自主驾驶操作的方法，包括：从连接至车辆的轮轴的第一组传感器接收指示施加在车辆的轮轴上的重量或压力的第一组值；从连接至车辆的轮胎或轮胎车轮的第二组传感器接收指示车辆的轮胎中的压力的第二组值；通过对第一组值和第二组值执行错误检测和移除操作，分别从第一组值生成第一组过滤值和从第二组值生成第二组过滤值；针对车辆的每个轮轴，确定描述施加在轮轴上的重量或压力的一个或多个值，以获得车辆的重量分布，其中，针对每个轮轴的所述一个或多个值是基于第一组过滤值中针对轮轴的至少一个值或第二组过滤值中针对连接至轮轴的至少两个轮胎的至少两个值；以及基于针对每个轮轴所确定的描述车辆的重量分布的所述一个或多个值，确定车辆的驾驶相关操作。
在一些实施例中，错误检测和移除操作包括从第一组值中移除在第一预定值范围之外的至少一个值，以及错误检测和移除操作包括从第二组值中移除在第二预定值范围之外的至少一个值。在一些实施例中，错误检测和移除操作包括从第一组值或第二组值中移除不满足统计标准的至少一个值。在一些实施例中，所述统计标准指示响应于所述至少一个值与所述第一组值的平均值相差超过一个标准差而从所述第一组值中移除所述至少一个值，或所述统计标准指示响应于所述至少一个值与所述第二组值的平均值相差超过一个标准差而从所述第二组值中移除所述至少一个值。
在一些实施例中，确定车辆的驾驶相关操作包括：针对每个轮轴确定制动量以控制制动器在轮轴上接合的程度，其中，针对轮轴的制动量是基于针对轮轴的所述一个或多个值来确定的。在一些实施例中，响应于确定描述施加在第一轮轴上的重量或压力的一个或多个值大于描述施加在第二轮轴上的重量或压力的一个或多个值，第一轮轴的制动器的第一制动量大于第二轮轴的制动器的第二制动量。在一些实施例中，确定车辆的驾驶相关操作包括：基于针对多个轮轴的第一组过滤值中或针对多个轮胎的第二组过滤值中的一个或多个值的总值，选择用于操作车辆的传动挡位，其中，响应于所述总值大于指示车辆包括货物的预定阈值，传动挡位被选择为用于从停止位置驾驶车辆的第一挡位或第二挡位。在一些实施例中，确定车辆的驾驶相关操作包括：基于针对多个轮轴的第一组过滤值中或针对多个轮胎的第二组过滤值中的一个或多个值的总值，选择用于操作车辆的传动挡位，其中，响应于所述总值小于指示车辆包括不包括货物的预定阈值，传动挡位被选择为用于从停止位置驾驶车辆的第二挡位、第三挡位或第四挡位。
在一些实施例中，确定车辆的驾驶相关操作是通过以下操作来执行的：基于车辆的速度以及针对多个轮轴的第一组过滤值中或针对多个轮胎的第二组过滤值中的一个或多个值的总值，确定用于操作车辆的最大转向率。在一些实施例中，确定车辆的驾驶相关操作是通过以下操作来执行的：至少基于针对多个轮轴的第一组过滤值中或针对多个轮胎的第二组过滤值中的一个或多个值的总值，确定用于操作车辆的最大转向角。在一些实施例中，针对每个轮轴的所述一个或多个值是通过以下操作来确定的：针对每个轮轴，确定针对轮轴的第一值是第一组过滤值中针对该轮轴的值，或者针对连接至至少两个轮胎的每个轮轴，确定针对该轮轴的两个或更多值是第二组过滤值中与连接至该轮轴的两个或更多个轮胎相对应的值，以及其中，所述第一值或所述两个或更多值包括所述一个或多个值。
在一些实施例中，针对每个轮轴的所述一个或多个值是通过以下操作来确定的：针对连接至四个轮胎的每个轮轴，确定针对该轮轴的第二值，作为第二组过滤值中针对连接至该轮轴的第一侧的两个轮胎的两个值的平均值；以及针对连接至四个轮胎的每个轮轴，确定针对该轮轴的第三值，作为第二组过滤值中针对连接至该轮轴的与第一侧相对的第二侧的两个轮胎的两个值的平均值，以及其中，所述第二值和所述第三值包括所述一个或多个值。在一些实施例中，所述第一组传感器是测量施加在车辆的多个轮轴上的重量或压力的无线传感器。在一些实施例中，所述第二组传感器是测量轮胎中的气压的轮胎压力监测系统(TPMS)传感器。
在一些实施例中，错误检测和消除操作包括从第一组值中或第二组值中移除至少一个不满足统计标准的值，以及，所述统计标准指示响应于所述至少一个值大于所述第一组值的中值的百分比而从所述第一组值中移除所述至少一个值，或所述统计标准指示响应于所述至少一个值大于所述第二组值的中值的百分比而从所述第二组值中移除所述至少一个值。
在一些实施例中，施加在多个轮轴上的重量或压力包括由不包含车辆中包括的货物的车辆的结构或由车辆的结构以及车辆中包括的货物施加的重量或压力，其中，所述方法还包括：针对每个轮轴，通过将第一组过滤值中针对轮轴的值与先前测量的由车辆的结构施加在相同轮轴上的重量或压力进行比较，确定由车辆中包括的货物施加在轮轴上的重量或压力。在一些实施例中，施加在多个轮胎中的压力包括由不包含车辆中包括的货物的车辆的结构或由车辆的结构以及车辆中包括的货物施加的重量或压力。在一些实施例中，所述方法还包括：针对每个轮轴的每个轮胎，通过将第二组过滤值中针对轮胎的值与先前测量的由车辆的结构施加在相同轮胎中的压力进行比较，确定由车辆中包括的货物施加在轮胎中的压力。
在又一示例性方面，上述方法实现在被存储在非暂时性计算机可读介质上的非暂时性计算机可读程序中。该计算机可读程序包括代码，该代码在由处理器执行时使处理器执行本专利文件中描述的方法。在又一示例性实施例中，公开了一种被配置为或可操作为执行上述方法的设备。在又一示例性实施例中，公开了一种系统，该系统包括计算机，该计算机具有被配置为或可操作为执行上述方法的处理器。
在附图、说明书和权利要求书中更详细地描述了上述和其他方面及其实现。
附图说明
图1示出了示例车辆生态系统的框图，其中可以基于确定半挂车的重量分布来确定驾驶操作。
图2示出了具有无线重量传感器和轮胎压力监测系统TPMS传感器的半挂车的侧视图。
图3示出了确定车辆重量分布的流程图。
具体实施方式
自主驾驶技术的发展已经导致半挂车的发展，其可以自主行驶以将货物运送到目的地。半挂车是可以包括其中驾驶员坐在驾驶室中的牵引车单元和连接到牵引车单元的挂车单元的车辆。挂车单元可以包括半挂车运送到目的地的货物。当半挂车以自主模式行驶时，半挂车可以在无需人工驾驶员的太多干预的情况下操作。
位于半挂车中的车载控制计算机可以通过控制半挂车的各种系统以自主模式操作半挂车。例如，车载控制计算机可以对从半挂车上的照相机获得的图像执行图像处理，以确定半挂车周围的物体的位置。基于图像处理，车载控制计算机可以通过控制转向系统的转向角、用于控制车辆速度的油门量、传动挡位和/或用于控制制动器接合程度的制动量来安全地操作半挂车。由于半挂车的驾驶操作，例如挡位选择、制动和转向至少部分取决于半挂车的重量，因此车载控制计算机可以确定车辆的重量分布，以更有效地控制半挂车中的各种系统。
常规系统通过使用不精确的测量技术来测量车辆的重量，例如基于发动机扭矩、制动扭矩和/或来自车辆上的惯性测量单元(IMU)的数据来确定车辆的重量。与传统的重量测量技术不同，本专利文件中描述的技术可以至少基于无线重量秤传感器和轮胎压力监测系统(TPMS)传感器来确定车辆的重量分布，无线重量秤传感器可以测量施加在车辆的轮轴上的压力和/或重量，TPMS传感器测量车辆的轮胎的气压。无线重量秤传感器可以将每个轮轴的重量信息无线发送给位于或可通信地连接至车载控制计算机的无线接收器。在一些实施例中，用于每个轮胎的TPMS系统传感器可以经由控制器区域网络(CAN)总线将每个轮胎的压力信息发送给位于或可通信地连接至车内控制计算机的CAN控制器。在一些实施例中，每个轮胎的TPMS系统传感器可以将每个轮胎的压力信息无线发送到位于或可通信地连接至车辆控制计算机的无线接收器。
从重量传感器和TPMS传感器两者获得测量值的好处在于，可以使用这种测量值来提高测量结果的可靠性。例如，如本专利文件中进一步解释的，车载控制计算机可以从来自轮轴的无线重量传感器接收测量值，并且可以从连接至轮轴的轮胎上的TPMS传感器接收测量值。为了确定是否有任何传感器提供错误的测量值，车载控制计算机将无线重量传感器的测量值与第一预定值范围进行比较，并且车载控制计算机将来自TPMS传感器的测量值与第二预定值范围进行比较。在这样的实施例中，车载控制计算机可以从一组测量值中移除被认为是错误的一个或多个测量值。
在移除任何错误的测量值之后，车载控制计算机可以通过针对每个轮轴确定描述施加在轮轴上的重量或压力的至少一个值来获得车辆的重量分布，其中该至少一个值基于来自该轮轴上的无线重量传感器和/或连接至该轮轴的轮胎的TPMS传感器的测量值。车载控制计算机使用确定的车辆的重量分布来确定车辆的各种驾驶操作，如本专利文件中进一步描述的。
图1示出了示例车辆生态系统100的框图，其中可以基于确定半挂车105的重量分布来确定驾驶操作。车辆生态系统100包括可以生成和/或向可能位于半挂车105中的车载控制计算机150传送一个或多个信息/数据源和相关服务的多个系统和组件。车载控制计算机150可以与多个车辆子系统140进行数据通信，多个车辆子系统140可以全部驻留在半挂车105中。车辆子系统接口160被提供以促进车载控制计算机150和多个车辆子系统140之间的数据通信。车辆子系统接口160可以包括无线发射器/接收器以与无线设备通信，所述例如无线重量传感器和/或TPMS传感器。在一些实施例中，车辆子系统接口160可以包括CAN控制器，以与具有有线接口的设备进行通信。
半挂车105可以包括支持半挂车105的操作的各种车辆子系统。车辆子系统可以包括车辆驱动子系统142、车辆传感器子系统144和/或车辆控制子系统146。车辆驱动子系统142、车辆传感器子系统144和车辆控制子系统146的组件或设备如示例所示。在一些实施例中，可以将附加组件或设备添加到各种子系统，或者可以移除一个或多个组件或设备(例如，图1中所示的LiDAR或雷达)，而不会影响本专利文件中描述的与重量分布有关的特征。车辆驱动子系统142可以包括可操作以为半挂车105提供动力运动的组件。在示例实施例中，车辆驱动子系统142可以包括发动机或电动机、车轮/轮胎、传动装置、电气子系统和动力源。
车辆传感器子系统144可以包括多个传感器，该多个传感器被配置为感测关于半挂车105的环境或状况的信息。车辆传感器子系统144包括可以测量施加在半挂车的轮轴上的重量和/或压力的无线重量传感器和测量半挂车的轮胎的气压的TPMS传感器。
图2示出了具有无线重量传感器202a-202e和TPMS传感器204a-204e的大致位置的半挂车200的侧视图。半挂车200包括车载控制计算机210，其控制半挂车的各个方面，并如本专利文件中所述从无线重量传感器202a-202e和TPMS传感器204a-204e接收测量。在图2中，示例性半挂车200被示出为包括五个轮轴，其中每个轮轴包括连接至轮轴的两个或更多个轮胎。无线重量传感器202a-202e测量施加在半挂车200的五个轮轴上的重量和/或压力。在一些实施例中，对于每个轮轴，单个无线重量传感器可以连接在从储气罐向半挂车200的轮轴供应压缩空气的两个导管之间，其中储气罐可以提供压缩空气以操作制动器和/或空气悬架。例如，一个导管可以将无线重量传感器连接到储气罐，而另一个导管可以将相同的无线重量传感器连接到空气制动器和/或空气悬架的组件。在一些实施例中，对于每个轮轴，可以在储气罐与空气制动器和/或空气悬架的组件之间连接多于一个无线重量传感器，以增加冗余度，使得如果其中一个无线重量传感器发生故障，则至少一个其他无线重量传感器可以提供施加在轮轴上的负载的压力和/或重量测量。因此，无线重量传感器可以连接到车辆的轮轴。
每个无线重量传感器被配置为测量如牵引车单元206、挂车单元208和/或挂车单元208中的任何货物之类的负载施加在轮轴上的压力和/或重量。例如，在半挂车200中，牵引车单元206可以包括三个轮轴，其中一个轮轴位于前部在驾驶室下方，两个轮轴位于牵引车单元206的后部，而挂车单元208可以包括均位于挂车单元的后部的两个轮轴。在该示例中，牵引车单元206的驾驶室下方的轮轴上的一个或多个无线重量传感器(例如202a)可以测量由前轮组支撑的压力和/或重量，并且牵引器单元206的两个后轮轴中的每一个上的一个或多个无线重量传感器(例如202b、202c)可以测量由牵引车单元206的后轮组支撑的压力和/或重量，并且挂车单元208的两个后轮轴中的每一个上的一个或多个无线重量传感器(例如202d、202e)可以测量挂车单元208的后轮组支撑的压力和/或重量。
TPMS传感器204a-204e测量半挂车的轮胎的气压。由于图2示出了半挂车的侧视图，为了便于描述，仅示出了五个TPMS传感器。如果半挂车200具有18个车轮，则每个车轮的每个轮胎中都有一个TPMS传感器。每个TPMS传感器可以位于半挂车200的每个轮胎或轮胎车轮上或中，以测量轮胎内的气压。TPMS传感器204a-204e连接到车辆的轮胎或轮胎车轮。例如，在半挂车中，牵引车单元206可以包括连接至驾驶室下方的前轮轴的两个前轮胎，以及位于牵引车单元206后部和挂车单元208后部的总共四个轮轴中的每一个中的一组四个轮胎。在该示例中，18个轮胎中的每一个可以具有可以测量每个轮胎的气压的TPMS传感器。
在图1中，车载控制计算机150的车辆子系统接口160可以包括无线接收器和/或CAN控制器，其可以接收由无线重量传感器和TPMS传感器发送或发出的信号并将接收到的信号中的值发送给重量分布模块165以进行进一步处理。重量分布模块165从无线重量传感器接收指示施加在车辆的轮轴上的重量或压力的第一组值。例如，针对车辆的每个轮轴，至少一个无线重量传感器可以测量施加在轮轴上的重量和/或压力。在半挂车具有牵引车单元的三个轮轴和挂车单元的两个轮轴总共五个轮轴的实现中，无线重量传感器可以提供描述施加在每个轮轴上重量或压力的总共五个重量或压力测量。在至少两个无线重量传感器测量五个轮轴中的每一个上的压力或重量以实现冗余的实施例中，无线重量传感器可以提供总共10个重量或压力测量。
重量分布模块165还从TPMS传感器接收指示车辆的轮胎中的压力的第二组值。例如，一个TPMS传感器可以位于连接至轮轴的车辆的每个轮胎上或中，从而每个TPMS传感器可以测量一个轮胎中的压力。在半挂车在总共五个轮轴上具有总共18个车轮的一些实现中，TPMS传感器可以提供描述每个轮胎中的气压的总共18个压力测量。
在重量分布模块165接收到第一组值和第二组值之后，重量分布模块165执行错误检测和移除操作以移除或滤除任何被认为是错误的值。可能有几种情况，其中一个或多个传感器可能会提供错误的测量值。例如，无线重量传感器可能电池电量低，并且可能无法提供精确的重量或压力测量，或者TPMS传感器可能出现故障，并且可能提供不精确的气压测量。因此，错误检测和移除操作的技术益处之一是它可以排除错误的测量值，以免影响车载控制计算机做出的控制车辆驾驶相关操作的决定，如本专利文件中进一步所述的。因此，通过执行错误检测和移除操作，车载控制计算机可以获得可靠的测量值，这可以使车载控制计算机可靠地控制车辆上的设备以操作车辆。
重量分布模块165可以以几种有益的方式对从无线重量传感器获得的测量执行错误检测和移除操作，以提供可靠的测量值。例如，如果第一组值中的一个或多个值落在第一预定值范围(例如，10,000磅至70,000磅)之外，则重量分布模块165可以确定第一组值中的一个或多个值是错误的。在从第一组值中移除一个或多个错误值之后，重量分布模块165获得第一组过滤值。在一些实施例中，可以选择第一预定值范围的上限和下限，使得落在该范围之外的针对轮轴获得的任何重量或压力测量都可以被认为是错误的。例如，在校准操作期间，第一范围的下限可以确定为车辆的结构施加在轮轴上的平均力(例如，仅牵引车单元和挂车单元，而挂车单元中没有任何货物，有或没有驾驶员)，并且第一范围的上限可以是装满货物的挂车单元施加在轮轴上的力的平均值。
在另一个示例中，重量分布模块165还可以对从TPMS传感器获得的测量执行错误检测和移除操作。如果第二组值中的一个或多个值落在第二预定值范围(例如70psi至110psi)之外，则重量分布模块165可以确定第二组中的一个或多个值是错误的。在从第二组值中移除一个或多个错误值之后，重量分布模块165获得第二组过滤值。在一些实施例中，可以选择第二预定值范围的上限和下限，使得落在该范围之外的针对轮胎获得的任何气压测量都可以被认为是错误的。例如，在校准操作期间，第二范围的下限可以被确定为略小于当车辆不包括任何货物时轮胎的平均压力(例如，当车辆为空时轮胎的平均压力的90％)，并且第二范围的上限可以略大于车辆满载货物时轮胎的气压的平均值(例如，车辆满载时轮胎的平均压力的120％)。
在又一示例中，重量分布模块165还可以通过从相应组中移除不符合统计标准移除一个或多个值来对从无线重量传感器获得的第一组值和从TPMS传感器获得的第二组值执行错误检测和移除操作。例如，从第一组值中移除第一组值中与第一组值的平均值相差超过一个标准差的一个或多个值，以获得第一组过滤值。在另一个示例中，从第一组值中移除第一值组中大于第一值组中的中值的20％的一个或多个值，以获得第一组过滤值。第二组值可以按照与本专利文件中说明的第一组值相似或相同的方式进行统计过滤。
在执行错误检测和移除操作之后，重量分布模块165针对每个轮轴确定描述施加在轮轴上的重量或压力的一个或多个重量分布值，以获得车辆的重量分布。针对轮轴，可以从第一组值或第二组值或第一组和第二组值的组合中获得所述一个或多个值。继续以上半挂车包括总共5个轮轴和18个轮胎的示例，如果在错误检测和过滤操作之后，第一组值包括5个测量值，第二组值包括18个测量值，则针对每个轮轴的一个或多个值可以包括：(1)无线重量传感器测量的第一组值中的单个测量值，或(2)针对连接至每个轮轴的两个或更多个轮胎测量的两个或更多个气压值，或(3)针对包括连接到轮轴的四个轮胎的轮轴，连接到轮轴第一侧的两个轮胎的两个气压值的第一平均值和连接到同一轮轴与第一侧相反的第二侧的两个轮胎的两个气压值的第二平均值，或(1)、(2)和(3)的任意组合。在确定每个轮轴的一个或多个重量分布值之后，重量分布模块165可以将这些值提供给驾驶操作模块168，驾驶操作模块168被配置为基于所确定的车辆的重量分布来确定车辆控制子系统146的驾驶相关操作。
在一些实施例中，针对每个轮轴的一个或多个重量分布值可以由车载控制计算机150存储在数据存储设备175中，使得车载控制计算机150可以使用其与之后确定的一个或多个重量分布值比较，以确定车辆的重量分布的任何变化。例如，第一组一个或多个重量分布值可以涉及施加在多个轮轴上的重量或压力，以及由半挂车的结构(例如，仅牵引车单元和挂车单元，挂车单元中没有任何货物，有或没有驾驶员)施加在多个轮胎中的压力，第二组一个或多个重量分布值可以涉及由包括货物的半挂车的结构施加在多个轮轴上的重量或压力以及施加在多个轮胎中的压力。
在以上示例中，重量或压力值的差异可以用于确定货物的重量。施加在多个轮轴上的重量或压力以及施加在多个轮胎中的压力是由半挂车的结构或通过半挂车的结构以及半挂车中包括的货物来施加的。在一些实施例中，可以通过将第一组过滤值中针对轮轴的值与先前测量的由车辆的结构施加在相同轮轴上的重量或压力的值进行比较，来确定半挂车中包括的货物施加在每个轮轴上的重量或压力。在一些实施例中，当将货物添加到挂车单元时，一个或多个轮胎内的压力会增加。例如，可以通过将第二组过滤值中针对轮胎的值与先前测量的由车辆的结构施加在相同轮胎中的压力进行比较，来确定由货物施加在每个轮胎上的压力。基于压力值的差异，重量分布模块165可以确定半挂车中的货物的总重量。
车辆控制子系统146可以被配置为控制半挂车105及其组件的操作。相应地，车辆控制子系统146可以包括各种元件，例如油门和排挡、制动单元、导航单元、转向系统和/或自主控制单元。油门可以被配置为控制例如发动机的运转速度，并进而控制半挂车105的速度。排挡可以被配置为控制传动装置的挡位选择。制动单元可以包括被配置为使半挂车105减速的机构的任何组合。制动单元可以使用摩擦力以标准方式使车轮减速。导航单元可以是被配置为确定半挂车105的行驶路径或路线的任何系统。导航单元还可以被配置为在半挂车105运行时动态地更新行驶路径。在一些实施例中，导航单元可以被配置为使用来自GPS收发器和一个或多个预定地图的数据，以确定半挂车105的行驶路径。转向系统可以表示可操作以在自主模式或在驾驶员控制模式下调整半挂车105的前进方向的机构的任何组合。
自主控制单元可以代表被配置为识别、评估、避免或以其他方式通过半挂车105的环境中的潜在障碍的控制系统。通常，自主控制单元可以被配置为控制半挂车105，以在没有驾驶员的情况下进行操作或提供驾驶员辅助以控制半挂车105。在一些实施例中，自主控制单元可以被配置为使用来自GPS收发器、雷达、LIDAR、相机和/或其他车辆子系统的数据，以确定半挂车105的行驶路径或轨迹。
在一些实施例中，驾驶操作模块168可以基于重量分布模块165提供的信息来控制车辆控制子系统146的各个元件的驾驶操作。例如，驾驶操作模块168可以针对每个轮轴确定制动量以控制制动器在轮轴上接合的程度，其中，每个轮轴的制动量基于由驾驶操作模块168从重量分布模块165获得的一个或多个重量分布值来确定。
例如，基于重量分布值，驾驶操作模块168可以确定半挂车包括朝牵引车单元后面的挂车单元的前部比朝挂车单元的后部更重的货物。在这样的示例中，车辆可以被认为是“前重”，并且驾驶操作模块168可以针对位于朝向半挂车的前部的牵引车单元上的三个轮轴的制动器提供与位于朝向半挂车后部的挂车单元上的两个轮轴的制动器的制动量相比更高的制动量。因此，如果驾驶操作模块168确定描述施加在牵引车单元的三个轮轴中的任一个上的重量或压力的一个或多个值大于描述施加在挂车单元的两个轮轴中的任一个上的重量或压力的一个或多个值，则驾驶操作模块168可以确定用于牵引车单元的三个轮轴中的任一个或多个的制动器的第一制动量大于用于挂车单元的两个轮轴中的任一个或多个的制动器的第二制动量。
在上面的示例中，半挂车是前重，如果对所有轮胎都施加相同的制动量，则后轮胎可能打滑，从而导致车辆完全停止所需的距离。如果半挂车停止所需的距离大于从半挂车到停在半挂车前方的另一辆车辆的距离，则这种情况可能很危险。因此，控制每个轮轴的制动量的技术益处在于，它可以允许半挂车在相同或近似相同的时间(例如，在1到2秒的时间范围内)接合每个轮胎的防抱死制动系统(ABS)，这样半挂车就可以尽可能地缩短停止所需的距离。
在另一示例中，驾驶操作模块168可以基于从无线重量秤或TPMS传感器获得的测量值和过滤值中的一个或多个重量分布值的总重量或压力值，确定选择哪个传动挡位来操作车辆。在一些实施例中，驾驶操作模块168可以确定半挂车包括货物，并因此通过将总重量或压力值与预定阈值进行比较来选择合适的挡位。例如，如果将预定阈值设置为半挂车的结构(例如，仅牵引车单元和挂车单元，挂车单元中没有任何货物，有或没有驾驶员)的总重量，并且如果驾驶操作模块168确定总重量或压力值大于预定阈值，则当半挂车从半挂车已停止的停止位置行驶时，驾驶操作模块168可以选择第一挡位或第二挡位。在另一示例中，如果驾驶操作模块168确定总重量或压力值小于指示半挂车不包括任何货物的预定阈值，则当半挂车从停止位置行驶时，驾驶操作模块168可以选择第二档位、第三挡位或第四挡位。
在又一个示例中，驾驶操作模块168可以基于总重量或压力值(如上所述)以及基于半挂车105的速度来确定半挂车105的最大转向角或最大转向率(例如，最大转向偏航率)。当半挂车的行驶速度超过一个或多个速度阈值时，和/或如果半挂车正在承载的负载大于阈值时，则驾驶操作模块168可以限制最大转向角或最大转向率，以防止半挂车翻倒。
例如，如果半挂车的速度大于预定值(例如40mph)，以及总重量或压力值小于另一预定值(例如40,000磅)，则最大转向角和/或最大转向率可以分别被设置为第一值和/或第二值。并且，如果半挂车的速度大于预定值，以及如果总重量或压力值大于另一预定值，则最大转向角和/或最大转向率可以分别被设置为第三值和/或第四值。在此示例中，第一值大于第三值，而第二值大于第四值，这表明对于承载负载的较慢的半挂车，最大转向角或最大转向率要高于承载相同的负载的较快的半挂车。
在一些实施例中，驾驶操作模块168可以使用下面的表1中所示的示例性查找表，以基于车辆的速度(如表1顶部行所示)和基于车辆的总重量(如表1的左侧列中所示)来确定最大转向率(例如，最大转向偏航率)。偏航率以度/秒表示，并且可以在例如3度/秒至40度/秒的范围内。因此，例如，如果半挂车的速度大于或等于10mph但小于20mph，以及如果半挂车的重量为20000kg，则驾驶操作模块168可以基于表1来确定最大转向偏航率应为12度/秒。
表1：速度-重量-偏航率
Figure BDA0002631404630000141
返回车辆传感器子系统144，在一些实施例中，车辆传感器子系统144还可以包括惯性测量单元(IMU)、全球定位系统(GPS)收发器、雷达单元、激光测距仪/LIDAR单元、和/或一个或多个相机或图像捕捉设备。车辆传感器子系统144还可以包括被配置为监测半挂车105的内部系统的传感器(例如，O2监测器、燃料表、发动机油温)。
IMU可以包括被配置为基于惯性加速度感测半挂车105的位置和取向变化的传感器(例如，加速度计和陀螺仪)的任何组合。GPS收发器可以是被配置为估计半挂车105的地理位置的任何传感器。为此，GPS收发器可以包括可操作以提供关于半挂车105相对于地球的位置的信息的接收器/发送器。雷达单元可以表示利用无线电信号来感测半挂车105的局部环境内的对象的系统。在一些实施例中，除了感测对象之外，雷达单元还可以被配置为感测半挂车105附近的对象的速度和行进方向。激光测距仪或LIDAR单元可以是被配置为使用激光来感测半挂车105所在环境中的对象的任何传感器。相机可以包括一个或多个设备，该设备被配置为捕捉半挂车105的环境的多个图像。相机可以是静止图像相机或运动摄像机。
半挂车105的许多或全部功能可以由车载控制计算机150控制。车载控制计算机150可以包括至少一个数据处理器170(可以包括至少一个微处理器)，其执行存储在非暂时性计算机可读介质(例如数据存储设备175或存储器)中的处理指令。车载控制计算机150还可以表示多个计算设备，其可以用于以分布式方式控制半挂车105的各个组件或子系统。在一些实施例中，数据存储设备175可以包含数据处理器170可执行以执行半挂车105的各种方法和/或功能(包括如本专利文件中所解释的针对重量分布模块165和驾驶操作模块168描述的方法和/或功能)的处理指令(例如，程序逻辑)。例如，数据处理器170执行与重量分布模块165相关联的操作，以基于由无线重量传感器和TPMS传感器测量的值来确定车辆的重量分布。并且，数据处理器170执行与驾驶操作模块168相关联的操作，以基于由重量分布模块165确定的重量分布值来确定半挂车105的各种驾驶相关操作。
数据存储设备175也可以包含附加指令，包括将数据发送给车辆驱动子系统142、车辆传感器子系统144和车辆控制子系统146中的一个或多个，从车辆驱动子系统142、车辆传感器子系统144和车辆控制子系统146中的一个或多个接收数据，与车辆驱动子系统142、车辆传感器子系统144和车辆控制子系统146中的一个或多个交互或控制车辆驱动子系统142、车辆传感器子系统144和车辆控制子系统146中的一个或多个的指令。车载控制计算机150可以被配置为包括数据处理器170和数据存储设备175。车载控制计算机150可以基于从各种车辆子系统(例如，车辆驱动子系统142、车辆传感器子系统144和车辆控制子系统146)接收到的输入来控制半挂车105的功能。
图3示出了确定车辆重量分布的流程图。在接收操作302处，车载控制计算机的重量分布模块从连接至车辆的轮轴的第一组传感器接收第一组值，其中第一组值指示施加在车辆的轮轴上的重量或压力。在接收操作304，重量分布模块从连接至车辆的轮胎或轮胎车轮第二组传感器接收第二组值，第二组值指示车辆的轮胎中的压力。
在生成操作306处，重量分布模块通过对第一组值和第二组值执行错误检测和移除操作，分别从第一组值生成第一组过滤值和从第二组值生成第二组过滤值。在一些实施例中，错误检测和移除操作包括从第一组值中移除在第一预定值范围之外的至少一个值，以及错误检测和移除操作包括从第二组值中移除在第二预定值范围之外的至少一个值。超出第二个预定值范围的一组值。在一些实施例中，错误检测和移除操作包括从第一组值或第二组值中移除不满足统计标准的一个或多个值。
在确定操作308中，重量分布模块针对车辆的每个轮轴，确定描述施加在轮轴上的重量或压力的一个或多个值，以获得车辆的重量分布。针对每个轮轴的所述一个或多个值是基于第一组过滤值中针对轮轴的至少一个值或针对连接至轮轴的至少两个轮胎的第二组过滤值中的至少两个值。在一些实施例中，通过以下方式确定针对每个轮轴的所述一个或多个值：针对每个轮轴，确定针对轮轴的第一值是第一组过滤值中针对该轮轴的值，或者针对连接至至少两个轮胎的每个轮轴，确定针对该轮轴的两个或更多值是第二组过滤值中与连接至该轮轴的两个或更多个轮胎相对应的值；或者针对连接至四个轮胎的每个轮轴，确定针对该轮轴的第二值是第二组过滤值中针对连接至该轮轴的第一侧的两个轮胎的两个值的平均值以及确定针对该轮轴的第三值是第二组过滤值中针对连接至该轮轴的与第一侧相对的第二侧的两个轮胎的两个值的平均值，其中所述第一值，或所述两个或更多值，或所述第二值和所述第三值包括所述一个或多个值。
在确定操作310中，驾驶操作模块基于针对每个轮轴所确定的描述车辆的重量分布的所述一个或多个值，确定车辆的驾驶相关操作。驾驶操作模块可以从重量分布模块获得所述一个或多个值。
在一些实施例中，确定车辆的驾驶相关操作包括：针对每个轮轴确定制动量以控制制动器在轮轴上接合的程度，其中，针对轮轴的制动量是基于针对轮轴的所述一个或多个值来确定的，其中，响应于确定描述施加在第一轮轴上的重量或压力的一个或多个值大于描述施加在第二轮轴上的重量或压力的一个或多个值，第一轮轴的制动器的第一制动量大于第二轮轴的制动器的第二制动量。
在一些实施例中，确定车辆的驾驶相关操作包括：基于针对多个轮轴的第一组过滤值中或针对多个轮胎的第二组过滤值中的一个或多个值的总值，选择用于操作车辆的传动挡位，其中，响应于所述总值大于指示车辆包括货物的预定阈值，传动挡位被选择为用于从停止位置驾驶车辆的第一挡位或第二挡位，其中，响应于所述总值小于指示车辆包括不包括货物的预定阈值，传动挡位被选择为用于从停止位置驾驶车辆的第二挡位、第三挡位或第四挡位。
在一些实施例中，确定车辆的驾驶相关操作包括：基于车辆的速度以及针对多个轮轴的第一组过滤值中或针对多个轮胎的第二组过滤值中的一个或多个值的总值，确定用于操作车辆的最大转向角或最大转向率。
在一些实施例中，施加在多个轮轴上的重量或压力和施加在多个轮胎中的压力包括由不包含车辆中包括的货物的车辆的结构或由车辆的结构以及车辆中包括的货物施加的重量或压力。在一些实施例中，图3的方法还包括：针对每个轮轴，通过将第一组过滤值中针对轮轴的值与先前测量的由车辆的结构施加在相同轮轴上的重量或压力进行比较，确定由车辆中包括的货物施加在轮轴上的重量或压力；以及针对每个轮轴的每个轮胎，通过将第二组过滤值中针对轮胎的值与先前测量的由车辆的结构施加在相同轮胎中的压力进行比较，确定由车辆中包括的货物施加在轮胎中的压力。
在一些实施例中，第一组传感器是测量施加在车辆的多个轮轴上的重量或压力的无线传感器，第二组传感器是测量轮胎中的气压的轮胎压力监测系统(TPMS)传感器。
在图3中描述的操作可以由图1中描述的车载控制计算机的重量分布模块165和/或驾驶操作模块168执行。
在本文中，术语“示例性”用于表示“……的示例”，并且除非另有说明，否则并不意味着理想的或优选的实施例。在本专利文件中，术语“半挂车”用于描述确定重量分布以确定半挂车的驾驶操作的特征。然而，所描述的重量分布确定技术可以应用于具有两个或更多个轮轴的其他种类的车辆。
本文描述的一些实施例是在方法或过程的一般上下文中描述的，方法或过程可以在一个实施例中由包含在计算机可读介质中的计算机程序产品来实现，该计算机程序产品包括诸如程序代码之类的由网络环境中的计算机执行计算机可执行指令。计算机可读介质可以包括可移除和不可移除的存储设备，包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)等。因此，计算机可读介质可以包括非暂时性存储介质。通常，程序模块可以包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。计算机或处理器可执行指令、相关联的数据结构和程序模块代表用于执行本文公开的方法的步骤的程序代码的示例。这样的可执行指令或相关联数据结构的特定序列表示用于实现在这样的步骤或过程中描述的功能的相应动作的示例。
所公开的实施例中的一些可以使用硬件电路、软件或其组合来实现为设备或模块。例如，硬件电路实现可以包括例如作为印刷电路板的一部分被集成的离散的模拟和/或数字组件。替代地或附加地，所公开的组件或模块可以被实现为专用集成电路(ASIC)和/或被实现为现场可编程门阵列(FPGA)设备。一些实施方式可以附加地或替代地包括数字信号处理器(DSP)，其是专用微处理器，具有针对与本申请的公开功能相关联的数字信号处理的操作需求而优化的架构。类似地，每个模块内的各种组件或子组件可以以软件、硬件或固件来实现。可以使用本领域中已知的任何一种连接方法和介质来提供模块之间和/或模块内的组件之间的连接，包括但不限于使用通过互联网、有线或无线网络，使用适当的协议的通信。
虽然本专利文件包含许多细节，但是这些不应该被解释为对任何发明或可以要求保护的内容的范围的限制，而是作为可以特定于特定发明的特定实施例的特征的描述。在本专利文件中在分开的实施例的上下文中描述的特定特征也可以以组合的形式实现在单个实施例中。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开地实现或以任何合适的子组合的方式实现。此外，尽管特征可以在上面描述为在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。类似地，尽管在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求这些操作以示出的特定顺序或以顺序次序执行，或者需要执行所有示出的操作来实现期望的结果。
仅描述了几个实施方式和示例，并且可以基于本公开中描述和示出的内容来产生其他实施方式、增强和变化。

Claims (20)

1.一种执行自主驾驶操作的方法，包括：
从连接至车辆的轮轴的第一组传感器接收指示施加在车辆的轮轴上的重量或压力的第一组值；
从连接至车辆的轮胎或轮胎车轮的第二组传感器接收指示车辆的轮胎中的压力的第二组值；
通过对第一组值和第二组值执行错误检测和移除操作，分别从第一组值生成第一组过滤值和从第二组值生成第二组过滤值；
针对车辆的每个轮轴，确定描述施加在轮轴上的重量或压力的一个或多个值，以获得车辆的重量分布，
其中，针对每个轮轴的所述一个或多个值是基于第一组过滤值中针对轮轴的至少一个值或第二组过滤值中针对连接至轮轴的至少两个轮胎的至少两个值；以及
基于针对每个轮轴所确定的描述车辆的重量分布的所述一个或多个值，确定车辆的驾驶相关操作。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，错误检测和移除操作包括从第一组值中移除在第一预定值范围之外的至少一个值，以及
其中，错误检测和移除操作包括从第二组值中移除在第二预定值范围之外的至少一个值。
3.根据权利要求1所述的方法，
其中，错误检测和移除操作包括从第一组值或第二组值中移除不满足统计标准的至少一个值。
4.根据权利要求3所述的方法，
其中，所述统计标准指示响应于所述至少一个值与所述第一组值的平均值相差超过一个标准差而从所述第一组值中移除所述至少一个值，或
其中，所述统计标准指示响应于所述至少一个值与所述第二组值的平均值相差超过一个标准差而从所述第二组值中移除所述至少一个值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定车辆的驾驶相关操作包括：
针对每个轮轴确定制动量以控制制动器在轮轴上接合的程度，其中，针对轮轴的制动量是基于针对轮轴的所述一个或多个值来确定的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，响应于确定描述施加在第一轮轴上的重量或压力的一个或多个值大于描述施加在第二轮轴上的重量或压力的一个或多个值，第一轮轴的制动器的第一制动量大于第二轮轴的制动器的第二制动量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定车辆的驾驶相关操作包括：
基于针对多个轮轴的第一组过滤值中或针对多个轮胎的第二组过滤值中的一个或多个值的总值，选择用于操作车辆的传动挡位，
其中，响应于所述总值大于指示车辆包括货物的预定阈值，传动挡位被选择为用于从停止位置驾驶车辆的第一挡位或第二挡位。
8.根据权利要求1所述的方法，确定车辆的驾驶相关操作包括：
基于针对多个轮轴的第一组过滤值中或针对多个轮胎的第二组过滤值中的一个或多个值的总值，选择用于操作车辆的传动挡位，
其中，响应于所述总值小于指示车辆包括不包括货物的预定阈值，传动挡位被选择为用于从停止位置驾驶车辆的第二挡位、第三挡位或第四挡位。
9.一种用于自主车辆操作的系统，包括计算机，所述计算机包括处理器，所述处理器被配置为实现方法，所述方法包括：
从连接至车辆的轮轴的第一组传感器接收指示施加在车辆的轮轴上的重量或压力的第一组值；
从连接至车辆的轮胎或轮胎车轮的第二组传感器接收指示车辆的轮胎中的压力的第二组值；
通过对第一组值和第二组值执行错误检测和移除操作，分别从第一组值生成第一组过滤值和从第二组值生成第二组过滤值；
针对车辆的每个轮轴，确定描述施加在轮轴上的重量或压力的一个或多个值，以获得车辆的重量分布，
其中，针对每个轮轴的所述一个或多个值是基于第一组过滤值中针对轮轴的至少一个值或第二组过滤值中针对连接至轮轴的至少两个轮胎的至少两个值；以及
基于针对每个轮轴所确定的描述车辆的重量分布的所述一个或多个值，确定车辆的驾驶相关操作。
10.根据权利要求9所述的系统，所述确定车辆的驾驶相关操作是由处理器被配置为执行以下操作而执行：
基于车辆的速度以及针对多个轮轴的第一组过滤值中或针对多个轮胎的第二组过滤值中的一个或多个值的总值，确定用于操作车辆的最大转向率。
11.根据权利要求9所述的系统，所述确定车辆的驾驶相关操作是由处理器被配置为执行以下操作而执行：
至少基于针对多个轮轴的第一组过滤值中或针对多个轮胎的第二组过滤值中的一个或多个值的总值，确定用于操作车辆的最大转向角。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，针对每个轮轴的所述一个或多个值由处理器被配置为执行以下操作而确定：
针对每个轮轴，确定针对轮轴的第一值是第一组过滤值中针对该轮轴的值，或者
针对连接至至少两个轮胎的每个轮轴，确定针对该轮轴的两个或更多值是第二组过滤值中与连接至该轮轴的两个或更多个轮胎相对应的值，以及
其中，所述第一值或所述两个或更多值包括所述一个或多个值。
13.根据权利要求9所述的系统，其中，针对每个轮轴的所述一个或多个值由处理器被配置为执行以下操作而确定：
针对连接至四个轮胎的每个轮轴，确定针对该轮轴的第二值，作为第二组过滤值中针对连接至该轮轴的第一侧的两个轮胎的两个值的平均值；以及
针对连接至四个轮胎的每个轮轴，确定针对该轮轴的第三值，作为第二组过滤值中针对连接至该轮轴的与第一侧相对的第二侧的两个轮胎的两个值的平均值，以及
其中，所述第二值和所述第三值包括所述一个或多个值。
14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一组传感器是测量施加在车辆的多个轮轴上的重量或压力的无线传感器。
15.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第二组传感器是测量轮胎中的气压的轮胎压力监测系统TPMS传感器。
16.一种非暂时性计算机可读程序存储介质，其上存储有代码，所述代码在由处理器执行时使处理器实现一种方法，所述方法包括：
从连接至车辆的轮轴的第一组传感器接收指示施加在车辆的轮轴上的重量或压力的第一组值；
从连接至车辆的轮胎或轮胎车轮的第二组传感器接收指示车辆的轮胎中的压力的第二组值；
通过对第一组值和第二组值执行错误检测和移除操作，分别从第一组值生成第一组过滤值和从第二组值生成第二组过滤值；
针对车辆的每个轮轴，确定描述施加在轮轴上的重量或压力的一个或多个值，以获得车辆的重量分布，
其中，针对每个轮轴的所述一个或多个值是基于第一组过滤值中针对轮轴的至少一个值或第二组过滤值中针对连接至轮轴的至少两个轮胎的至少两个值；以及
基于针对每个轮轴所确定的描述车辆的重量分布的所述一个或多个值，确定车辆的驾驶相关操作。
17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读程序存储介质，其特征在于，
其中，错误检测和消除操作包括从第一组值中或第二组值中移除至少一个不满足统计标准的值，以及
其中，所述统计标准指示响应于所述至少一个值大于所述第一组值的中值的百分比而从所述第一组值中移除所述至少一个值，或
其中，所述统计标准指示响应于所述至少一个值大于所述第二组值的中值的百分比而从所述第二组值中移除所述至少一个值。
18.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读程序存储介质，
其中，施加在多个轮轴上的重量或压力包括由不包含车辆中包括的货物的车辆的结构或由车辆的结构以及车辆中包括的货物施加的重量或压力，
其中，所述方法还包括：针对每个轮轴，通过将第一组过滤值中针对轮轴的值与先前测量的由车辆的结构施加在相同轮轴上的重量或压力进行比较，确定由车辆中包括的货物施加在轮轴上的重量或压力。
19.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读程序存储介质，其中，施加在多个轮胎中的压力包括由不包含车辆中包括的货物的车辆的结构或由车辆的结构以及车辆中包括的货物施加的重量或压力。
20.根据权利要求19所述的非暂时性计算机可读程序存储介质，其中，所述方法还包括：
针对每个轮轴的每个轮胎，通过将第二组过滤值中针对轮胎的值与先前测量的由车辆的结构施加在相同轮胎中的压力进行比较，确定由车辆中包括的货物施加在轮胎中的压力。
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