CN115077598A - 交通工具传感器单元及提供交通工具传感器系统的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种交通工具传感器单元及用于提供交通工具传感器系统的方法。该交通工具传感器单元包含：通信装置，被配置成与一个或多个其它传感器单元、上面安置有所述交通工具传感器单元的交通工具系统的控制器和一个或多个传感器通信；传感器，被配置成感测上面安置有所述交通工具传感器单元的交通工具的一个或多个特性；及控制器，被配置成基于由所述传感器感测到的所述一个或多个特性来确定所述交通工具的一个或多个操作条件。控制器被配置成控制所述通信装置以传达所述一个或多个特性、所述一个或多个操作条件，或所述一个或多个特性和所述一个或多个操作条件两者。通信装置和所述传感器被配置成安置在不具有内部电源的所述交通工具上。

Description

交通工具传感器单元及提供交通工具传感器系统的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求(2021年3月10日提交的)美国临时申请第63/159,020号的优先权，所述美国临时申请的全部公开内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本文中所描述的主题涉及安置在例如轨道交通工具、汽车、船舶、采矿交通工具等等的交通工具上的传感器。

背景技术

例如轨道交通工具(例如，火车)、汽车、采矿交通工具等的交通工具和交通工具系统可包含监测交通工具的特性和/或环境条件的多种传感器。所感测特性可用于控制交通工具，确定交通工具的问题或故障等等。

一些交通工具上的传感器的一个问题是电源的可用性。一些交通工具可能不具有车载电源。举例来说，轨道车通常不包含可产生电流的车载发电机、交流发电机或其它装置。安置在这些类型的交通工具上的传感器可能需要依赖于内部电源，例如电池。这可能会限制可在不具有车载电源的交通工具上提供的传感器的数量，因为更多的传感器可能需要更多的电池，这可能需要更频繁地维修传感器、较不可靠的传感器等等。因此，轨道行业(以及其它基于交通工具的行业)往往不会在这些类型的交通工具上包含许多传感器，且可以为这些交通工具感测到的信息较少。

需要可感测不具有车载电源的交通工具的特性的改进的传感器和系统。

发明内容

在一个实施例中，交通工具传感器单元包含通信装置，所述通信装置可与一个或多个其它传感器单元、上面安置有交通工具传感器单元的交通工具系统的控制器和一个或多个传感器通信。所述传感器可感测上面安置有交通工具传感器单元的交通工具的一个或多个特性。所述控制器可基于由传感器感测到的一个或多个特性来确定交通工具的一个或多个操作条件。所述控制器可控制通信装置以传达一个或多个特性和/或一个或多个操作条件。所述通信装置和传感器可安置在不具有内部电源的交通工具上。

在一个实施例中，一种用于提供交通工具传感器系统的方法包含在交通工具系统中的交通工具上提供或安装传感器单元及(任选地)额外的传感器、信标装置、射频识别(RFID)标签等等。所述传感器单元可安装于不具有车载引擎、交流发电机或发电机且不具有从链状轨道或电气轨道接收电流的能力的交通工具上。所述方法还包含使用传感器单元中的传感器和任选的将所感测特性传达到传感器单元的其它传感器来感测特性。所述特性可由传感器单元的控制器检查以确定交通工具和/或交通工具系统的一个或多个操作条件。举例来说，可确定交通工具重量和/或货物重量(例如，总测得重量与已知的空载交通工具重量之间的差)，可确定门或锁的打开或关闭状态，可确定交通工具的位置，可确定轮子或路线的缺陷或不规则性，等等。传感器单元可与彼此和/或与非车载系统传达所感测特性。交通工具系统的控制器可使用所感测特性和/或所导出条件来控制或改变交通工具系统的移动。举例来说，所述控制器可使装载有过多货物、轮子具有平点等等的交通工具减速。

附图说明

通过参考附图阅读以下非限制性实施例的描述，将更好地理解本文中所描述的本发明主题，以下在所述附图中：

图1说明交通工具系统上的传感器系统的一个实例；

图2说明图1中所展示的传感器单元的一个实例；且

图3说明传感器单元确定交通工具的门是打开还是关闭的另一实例。

具体实施方式

以下将详细参考本发明主题的实例实施例，在附图中说明其实例。只要有可能，在整个图式中使用的相同参考编号是指相同或相似的部分。尽管相对于例如火车、机车和其它轨道交通工具的交通工具和交通工具系统描述本发明主题的实施例，但本发明主题的实施例通常也适用于与交通工具一起使用，所述交通工具例如非公路交通工具(例如，未设计成或不准许在公共道路上行驶的交通工具)、农用交通工具、采矿交通工具、船舶和/或运输交通工具，其中的每一个可包含交通工具车列。交通工具系统可由两个或多于两个交通工具形成，所述交通工具彼此通信以协调交通工具系统的行驶但不与彼此机械地连结。举例来说，交通工具系统可包含两个或多于两个交通工具，其彼此进行无线通信，使得不同的交通工具可改变相应速度、牵引力、制动力等等，以使得单独的交通工具在一起作为车队或其它群组沿着相同路线行驶。任选地，所述交通工具可彼此联接。交通工具系统可由单个交通工具或两个或多于两个交通工具形成。具有两个或多于两个交通工具的交通工具系统可被称为多交通工具系统。

本文中所描述的交通工具可包含具有车载电源的交通工具和不具有任一车载电源的交通工具。具有车载电源的交通工具可包含具有用于在交通工具上产生电流的交流发电机、发电机等等的交通工具和/或能够从非车载电源获得电流的交通工具(例如，用于从链状轨道、电气轨道等等获得电流的具有受电弓、导电鞋等等的交通工具)。不具有车载电源的交通工具可包含不具有交流发电机、发电机、受电弓、导电鞋等的交通工具。具有车载电源的交通工具的实例包含机车、汽车、卡车、驳船或拖船等。不具有车载电源的交通工具的实例包含轨道车、拖车、驳船等。

图1说明交通工具系统102上的传感器系统100的一个实例。交通工具系统包含具有车载电源的两个交通工具104(例如，交通工具104A、104B)和不具有车载电源的三个交通工具106(例如，交通工具106A到106C)。交通工具104可以是推进发电式交通工具，其包含或表示用于推进交通工具系统的一个或多个引擎、交流发电机、发电机、牵引电动机等等。推进发电交通工具可以是机车、汽车、卡车、拖船或驳船等。交通工具106可以是非推进发电式交通工具，所述非推进发电交通工具可不产生使交通工具系统移动的推进力。这些交通工具可以是轨道车、拖车、驳船等等。作为一个实例提供图1中的交通工具的数目和布置，且可提供更多或更少的交通工具104、106和/或交通工具104、106的布置可不同于图1中所展示的布置。交通工具可彼此联接(例如，通过联接器)以沿着路线一起行驶。替代地，交通工具中的两个或多于两个可彼此分离，但可彼此通信，使得交通工具作为交通工具系统(例如，作为车队)一起行驶。交通工具系统可具有制动系统，例如空气制动系统，其包含制动管108，所述制动管沿着交通工具系统的长度输送空气以控制交通工具系统的制动。

传感器系统包含安置在交通工具106中的一个或多个上和任选地安置在交通工具104中的一个或多个上的传感器单元110。替代地，传感器单元可仅安置在交通工具106中的一个或多个上。传感器系统任选地包含安置在交通工具104和/或106上的一个或多个额外传感器112。替代地，额外传感器仅安置在交通工具106上。如本文中所描述，传感器单元可感测交通工具和/或交通工具系统的特性，且任选地可与额外传感器通信。传感器单元可确定或导出交通工具和/或交通工具系统的操作条件(从所感测特性确定或导出)。传感器单元可运用安置在交通工具104中的至少一个和/或一个或多个非车载系统116上的控制器114在彼此之间传达所感测特性和/或操作条件。

所述控制器表示硬件电路系统，其包含一个或多个处理器(例如，微处理器、现场可编程门阵列、集成电路等)和/或与其连接，所述一个或多个处理器用以控制交通工具系统的移动。所述控制器可响应于所感测特性和/或操作条件，且基于所感测特性和/或所导出条件来减慢、阻挡或以其它方式改变交通工具系统的移动。所述控制器可通过控制推进系统(例如，牵引电动机、引擎、交流发电机等)和/或交通工具或交通工具系统的制动系统来控制交通工具系统的移动。非车载系统可表示交通工具调度设施、调度中心、交通工具控制系统的后台服务器等。

交通工具控制系统可以是主动控制系统(例如，主动列车控制系统)，其监测交通工具系统的位置、维护位置等，且将信号传达到交通工具系统，以向交通工具系统通知交通工具系统被允许进入的路段或区域。替代地，交通工具控制系统可以是被动控制系统，其监测交通工具系统的位置、维护位置等且将信号传达到交通工具系统，以向交通工具系统通知交通工具系统不被允许进入的路段或区域。交通工具系统和/或传感器系统的组件可通过一个或多个有线和/或无线连接可操作地连接。

所述传感器可表示多种装置，其监测交通工具系统的特性和/或交通工具系统周围的环境。传感器单元任选地可包含传感器中的一个或多个，如本文中所描述。所述传感器可包含温度传感器(例如，输出表示交通工具和/或环境的温度的数据的传感器，例如红外线轴温探测器、红外相机等)、振动传感器(例如，输出表示在一个或多个方向上的移动的数据的传感器，例如加速计)、压力传感器(例如，输出表示流体压力(例如，交通工具的轮胎中的气压、齿轮箱和/或引擎中的油或其它润滑剂的压力等)的数据的传感器)、流体传感器(例如，输出表示油位或其它液位或齿轮箱、引擎等中的流体、油或其它润滑剂的量的数据的传感器)、定位传感器(例如，输出表示地理或其它位置的数据的传感器，例如全球定位系统接收器、全球导航卫星系统接收器或GNSS接收器等)、速度传感器(例如，输出表示交通工具的移动速度、轮子和/或轮轴的旋转速度等的数据的传感器)、声学传感器(例如，输出表示声音的数据的传感器，例如麦克风)、光学传感器(例如，输出表示图像和/或视频的数据的传感器，例如相机、红外检测器)、电磁传感器(例如，使用电磁波获得和/或输出数据的传感器，例如射频识别询问器或标签)等等。

在一个实施例中，传感器单元中的一个或多个安置在制动系统的阀门120上或以其它方式与其联接。举例来说，传感器单元可安置在到阀门的制动阀门界面上或以其它方式与其联接。在一个实施例中，此阀门可控制制动管与制动缸之间的空气流。传感器单元可与阀门联接，以使得传感器单元中的一个或多个传感器能够测量制动管中的压力、穿过阀门的空气流、阀门的状态(例如，打开、关闭、若干不同状态中的一个等)。

传感器单元可用作中央单元，其获得所感测特性(例如，从传感器单元的内部传感器)和/或从其它传感器收集所感测特性。举例来说，轨道车中的传感器单元可从同一轨道车上的传感器收集输出。不同的轨道车上的不同的传感器单元可从同一轨道车上的传感器而非从其它轨道车上的传感器获得输出。替代地，一个或多个传感器单元可从另一轨道车上的传感器接收输出。传感器单元可彼此通信，以共用轨道车当中或之间的所感测特性和/或所导出条件。

交通工具系统的至少一个交通工具可包含通信装置118，其能够与非车载系统和/或其它交通工具系统通信。此通信装置可具有允许通信装置进行无线通信的收发硬件，例如蜂窝式收发器、其它收发器、调制解调器等。通信装置可与交通工具系统的传感器单元通信，以从传感器单元接收所感测特性和/或所导出条件。

图2说明图1中展示的传感器单元的一个实例。传感器单元包含外壳200，传感器单元的组件可安置在所述外壳中。传感器单元可包含一个或多个传感器112，例如检测在不同方向上的移动的运动传感器(例如，加速计，例如九轴加速计或其它类型的加速计；惯性传感器；等等)。虽然图2中仅展示一个传感器，但替代地，传感器单元可包含多个传感器。举例来说，传感器单元可包含压力传感器，其测量制动系统的一个或多个气压(例如，制动缸压力、制动管压力、辅助储层压力、紧急储层压力等)。任选地，可包含一个或多个其它传感器。

传感器单元可包含内部电源202，例如一个或多个电池。通过将外部电源204与内部电源连接，可通过从外壳移除电源并充电或更换来对内部电源进行充电。此外部电源可以是能量采集器装置，例如将交通工具的振动或其它移动转换为电流以对内部电源进行充电的装置、太阳能面板、涡轮机等。

传感器单元可包含定位器装置208，其接收数据信号且可基于所述数据信号来确定传感器单元的位置。举例来说，定位器装置可表示GNSS接收器、全球定位系统(GPS)接收器等等。传感器单元可包含控制器210，例如硬件电路系统，其包含一个或多个处理器和/或与其连接。所述控制器可从定位器装置、传感器单元的内部传感器和/或传感器单元外部的传感器接收输出。所述控制器可使用这些输出且计算所导出特性。所述控制器可例如在控制器单元被激活或从停用或休眠状态苏醒时、在传感器单元传达信号时等等控制传感器单元的操作。

传感器单元可包含通信装置206，其可将所感测特性和/或所导出条件传达到其它装置。此通信装置可表示收发硬件，例如一个或多个天线、调制解调器等等。通信装置可以无线方式传达信号和/或经由一个或多个有线连接传达信号。通信装置可从传感器单元外部的传感器接收所感测特性，可从其它传感器单元接收所感测特性和/或所导出条件，和/或可将所感测特性和/或所导出条件发送到其它传感器单元。传感器单元的通信装置可将所感测特性和/或所导出条件传达到图1中展示的通信装置118。传感器单元的通信装置可能具有太短的范围而无法将信号传达到同一交通工具中的传感器单元以外的装置。传感器单元的通信装置可将所感测特性和/或所导出条件与通信装置118进行传达，所述通信装置接着可将所感测特性和/或所导出条件与例如非车载系统116、其它交通工具系统等的非车载系统进行传达。传感器单元中的通信装置(相对于通信装置118)的缩减的范围可缩减传感器单元消耗的能量(相对于使用较长范围的通信装置)。这可允许内部电源为传感器单元供电较长时间(相较于使用较长范围的通信装置)。

通信装置可尝试加入任一可用无线网络，例如传感器的LoRA网络、物联网(IoT)网络、WiFi网络等等，以将所感测特性和/或所导出条件传达到非车载系统、其它传感器单元和/或交通工具系统的控制器。在一个实施例中，传感器单元的通信装置可加入另一交通工具系统(其不包含上面安置有传感器单元的交通工具)上的网络。举例来说，第一交通工具上的传感器单元可能够加入在第二交通工具系统上产生的无线网络，所述第二交通工具系统接近或经过第一交通工具且不包含第一交通工具。传感器单元可以无线方式将所感测特性和/或所导出条件传达到第二交通工具系统上的另一传感器单元、第二交通工具系统的控制器或第二交通工具系统上的另一通信装置。第二交通工具系统接着可将所接收信息传达到非车载系统或另一位置。因此，即使当第一交通工具被搁浅或不移动时，传感器单元也可能够将信息传达到非车载系统。这在传感器单元需要将被搁浅交通工具的位置传达回后台时可以是有帮助的。

作为另一实例，不同交通工具上的传感器单元可彼此通信，使得由不同制造商创建和/或由不同公司拥有的交通工具可彼此通信。举例来说，第一交通工具可能不具有使用蜂窝通信进行通信的能力，且第一交通工具尚不能够在长时间段内与非车载系统通信(以报告第一交通工具的位置)。第一交通工具的传感器单元可将信息(例如，第一交通工具或传感器单元的标识、移动的方向、位置等)传达到确实具有蜂窝通信能力的第二交通工具上的另一传感器单元。可比较传感器单元的移动的所测量速度和/或方向(通过传感器单元中的至少一个的控制器或通过非车载系统)以确定第一及第二交通工具是在同一交通工具系统中还是在不同的交通工具系统中。

传感器单元可用作负载传感器，其确定交通工具的重量和/或交通工具(其中安置有传感器单元)所承载的重量。举例来说，将货物(液体货物、固体货物、乘客等)装载到轨道车中可使得轨道车在一个或多个方向上移动或移位。虽然这些移动或移位可能是微小的(例如，小于五厘米)，但传感器单元中的运动传感器可检测到这些沿着不同方向的移动。所测量移动可以是传感器单元测量的所感测特性。传感器单元的控制器可检查所测量移动且计算(或估计)交通工具所承载的重量。举例来说，运动传感器所测量的较大移动可指示较大货物重量被装载到交通工具上，而运动传感器所测量的较小移动可指示较小重量被装载到交通工具上。任选地，所述控制器可使用交通工具的类型和运动传感器所测量的移动来确定被装载到交通工具上的货物的量。举例来说，当将不同重量的货物被装载到轨道车上时，不同类型的轨道车(例如，汽车载运车、中梁、料斗、平板车、钢卷小车、棚车、吊车、油罐车、凹形车等)可能会移动不同的量。与不同的轨道车类型和货物重量相关联的这些移动量可由控制器存储(例如，在控制器的内部或外部存储器212中)和访问，以基于轨道车的所测量的移动和类型(其可被输入或编程到控制器中)来确定货物重量。使用由传感器单元中的运动传感器测量的移动可降低或消除对交通工具上的额外负载传感器的需求。替代地，在另一负载传感器发生故障，耗尽所存储能量等等的情况下，传感器单元可用作交通工具上的备用的负载传感器。

作为另一实例，传感器单元的控制器可检查由运动传感器测量的一系列、序列或其它组(例如，非连续组)移动，以确定上面安置有传感器单元的交通工具是否被装载有货物(或卸载了货物)。举例来说，在采矿作业中，空载交通工具可在收纳被倾倒到交通工具上的货物(例如，矿石)之前减慢和/或停止。运动传感器可测量交通工具的降低的速度和/或停止，接着是当货物被倾倒到交通工具上时的突然的冲击或短期振动(例如，小于三十秒)。传感器单元的控制器可在突然的冲击之前检查此序列的降低的速度(以及可能的停止)，且确定交通工具现在装载有货物。作为另一实例，例如轨道车的交通工具可以通过进入旋转倾卸车系统而被卸载，所述旋转倾卸车系统使交通工具旋转，使得当交通工具倒置或部分地倒置时，交通工具所承载的货物从交通工具中倾倒出来。运动传感器可检测交通工具的旋转，且所述传感器单元的控制器可检查交通工具的所测量旋转(通过运动传感器)以确定所述交通工具卸载或清空了交通工具先前所承载的货物。

作为另一实例，传感器单元的控制器可检查由运动传感器测量的移动以确定所测量移动是否存在谐振频率。举例来说，交通工具的悬架系统可在移动期间重复地展现相同的左右和/或竖直振动。以不同速度移动且携载不同货物重量的不同类型的交通工具可与不同的谐振频率相关联。(a)交通工具类型、(b)移动速度和(c)所测量移动的谐振频率的不同集合可与不同货物重量或所装载重量相关联(在内部或外部存储器中)。传感器单元的控制器可找到包含以下各项的集合：与上面安置有传感器单元的交通工具相同的交通工具类型、运动传感器和/或定位器装置测量的相同的移动速度和由传感器单元的控制器从运动传感器所测量的移动计算的相同谐振频率。所述控制器可将与此一组信息相关联的货物或所装载重量识别为交通工具所承载的货物的重量或量。

作为另一实例，传感器单元的控制器可基于由运动传感器测量的随重量而变的移动来确定交通工具重量(和/或货物重量)。在从交通工具系统行入或行出期间，所述交通工具可移动成在一起更靠近以增加交通工具之间的联接器的松弛度(“行入”)或移动成相距更远以降低联接器的松弛度(“行出”)。当交通工具在行入期间在一起移动(例如，由于交通工具对彼此的影响)时且当交通工具在行出期间分开移动时(例如，由于交通工具之间的联接器不能够再伸展开)时，具有传感器单元的交通工具可能会发生震动。对于不同交通工具类型和/或交通工具重量，这些在行入或行出结束时的移动可能不同。传感器单元的控制器可检查由运动传感器测量的移动，且基于交通工具类型，确定交通工具重量。替代地，对于不同交通工具重量，在行入或行出结束时的所测量移动可不同，且传感器单元的控制器可检查由运动传感器测量的移动以确定交通工具重量。

作为另一实例，传感器单元的控制器可基于由运动传感器测量的由路线的不规则性引起的随重量而变的移动来确定交通工具重量(和/或货物重量)。取决于交通工具的重量(及因此，交通工具所承载的货物的重量)，交通工具在轨道间隙、道路坑洞或其它非平滑表面上移动时，可能以不同方式移动。所述控制器可检查运动传感器所测量的移动，且确定交通工具重量。举例来说，移动的不同模式或特征可与不同交通工具重量相关联。所述控制器可将所测量移动与移动的模式或特征进行比较以估计交通工具重量。

传感器单元可用作轮子缺陷传感器，其识别交通工具的一个或多个轮子的问题，例如沿着轮子圆周的与路线接触的平点。传感器单元中的运动传感器可测量上面安置有传感器单元的交通工具的振动。传感器单元中的控制器可检查这些振动，且确定所述振动是否指示轮子中的平点。举例来说，所述控制器可检查所测量振动，且确定交通工具的横向左侧上的振动的量值大于交通工具的其它横向侧(例如，横向右侧)上的振动的量值。所述控制器可从这些振动确定所述平点是在交通工具的左侧上。所述控制器可检查所测量振动，且确定朝向交通工具的第一端部(例如，前端)的振动的量值大于朝向交通工具的相对的第二端部(例如，后端)的振动的量值。从这些振动，所述控制器可确定所述平点处于交通工具的左侧的朝向交通工具的前端的轮子中。

所述运动传感器可在移动期间测量交通工具的周期性或振动移动。举例来说，所述交通工具可周期性地横向地来回移动。所述控制器可检查由运动传感器测量的这些移动，且确定所述交通工具正在摆动(或轨道交通工具的车厢正在摆动)。交通工具或车厢的摆动可指示轮子的缺陷，例如空心轮、轮子的不均匀表面或外圆周或其它问题。所述控制器可通过检查运动传感器所测量的移动来识别这些可能的轮子故障。

传感器单元的控制器可识别交通工具何时与另一交通工具联接和/或包含(具有传感器单元的)交通工具的交通工具系统何时添加另一交通工具。举例来说，当交通工具106B直接与交通工具106A联接(例如，在联接期间，交通工具106A、106B之间没有交通工具)时，安置在交通工具106A上的传感器单元中的运动传感器可检测到较大量值振动或移动。当交通工具106C与交通工具106A间接联接(例如，通过交通工具106B与交通工具106A联接)时，所述运动传感器可检测到较小量值振动或移动，或当另一交通工具与交通工具106C联接时，所述运动传感器可检测到更小的量值振动或移动，等等。传感器单元的控制器可检查振动或移动的量值以确定交通工具是否与具有传感器单元的交通工具直接联接，或交通工具是否(通过一个或多个中间的交通工具)与具有传感器单元的交通工具间接联接。所述控制器可确定何时将交通工具添加到交通工具系统，且可通过检查所测量移动的量值的历史来估计将多少交通工具添加到交通工具系统。举例来说，当若干交通工具与交通工具系统联接时，运动传感器可测量随着添加每一交通工具而越来越小的移动，这是由于由交通工具与交通工具系统联接引起的震动随着所添加交通工具越来远离传感器单元而变得更小。

任选地，传感器单元内的图2中所展示的传感器可以是RFID读取器。此RFID读取器可以由传感器单元的控制器引导以读取RFID读取器的视场内的RFID标签。举例来说，无源RFID标签可被添加到包含传感器单元的交通工具的内部表面。这些标签可被放置成使得，当交通工具的门打开(例如，通过将门滑动到标签上)时，传感器单元的RFID读取器由于门阻挡由RFID读取器发射的电磁波经过而不能够从标签读取信息。这可向传感器单元的控制器指示门是打开的。如果RFID读取器能够从标签读取信息，那么所述控制器可确定交通工具的门是关闭的。RFID读取器可仅偶尔尝试读取标签以保存能量或避免消耗较多电池能量(例如，因较频繁地尝试从标签读取)。另外，交通工具中的标签可以是无源标签，所述无源标签并不由电池或其它电源供电，而是响应于来自由RFID读取器发射的电磁波的能量。

任选地，传感器单元可包含声传感器(例如，麦克风或压电体)。所述声传感器可测量声音，且传感器单元的控制器可检查声音的模式或特征以识别交通工具的状况。举例来说，发生故障或接近发生故障的轴承、轮子的缺陷等可与声音的不同模式或特征相关联。所述控制器可基于所测量的声音来识别这些状况中的一个或多个。

传感器单元的控制器可将传感器单元放置到停用或睡眠状态中以节省存储在内部电源中的能量。在此状态中，传感器、通信装置、定位器装置等中的一个或多个可被关断或以其它方式不消耗存储在内部电源中的能量。响应于发生一个或多个动作，所述控制器可将传感器单元放置到激活或导通状态中。在此状态中，传感器、通信装置、定位器装置等中的一个或多个可被开启或以其它方式消耗存储在内部电源中的能量。在一个实例中，控制器和运动传感器可保持激活，而其它组件在停用或睡眠状态中被停用。响应于检测到由运动传感器检测到的振动或冲击而引起的运动，所述控制器可将传感器单元从停用状态切换为激活状态。作为另一实例，传感器单元中的传感器中的至少一个可以是测量制动管中的气压的压力传感器。所述控制器可响应于压力传感器检测到制动管压力的改变(例如，由于交通工具系统准备释放制动器且开始移动而引起的压力的增加)而从停用状态激活传感器单元。作为另一实例，所述控制器可响应于声传感器检测到一个或多个声音而将传感器单元从停用状态切换为激活状态。

图3说明传感器单元确定交通工具的门是打开还是关闭的另一实例。传感器单元中的传感器可测量由信标装置300发射的无线信号的强度。此信标装置可重复地发射无线信号。所述信标装置可类似于RFID标签沿着交通工具的内壁放置，使得当交通工具的门302打开时，所述门处于信标装置与传感器单元之间。这可改变由传感器单元接收的信号的强度(或增益)。当来自信标装置的信号的强度减小时，传感器单元的控制器可将门识别为打开，且当来自信标装置的信号的强度增加时，所述控制器可将门识别为关闭。作为另一实例，信标装置可放置在锁304下方，所述锁用于将交通工具的门固定在关闭位置中。当所述锁处于关闭位置或状态中时，所述锁可处于信标装置与传感器单元之间。如上文所描述，这可减弱由信标装置发射且由传感器单元接收的信号的强度。当所述锁处于打开位置或状态中时，所述锁可处于信标装置与传感器单元之间。这可增加由信标装置发射且由传感器单元接收的信号的强度。所述控制器可基于所接收信号强度将门识别为打开(和解锁)或关闭(和锁定)。任选地，所述控制器可平均化来自信标装置的信号的所测量强度，以考虑传感器单元对信号的多路径接收。所述控制器可随时间推移监测信号强度且对所测量强度进行调节或偏置，以考虑环境的改变(例如，由于影响信号强度的温度的改变)。

在一个实施例中，所述控制器可以部署本地数据收集系统，所述系统可以使用机器学习来启用基于导出的学习结果。所述控制器可以通过进行数据驱动的预测并根据数据集进行调适来对数据集(包含由各个传感器提供的数据)进行学习和决策。在实施例中，机器学习可涉及通过机器学习系统执行多个机器学习任务，例如监督学习、无监督学习和强化学习。监督学习可包含向机器学习系统呈现一组实例输入和期望输出。无监督学习可包含通过模式检测和/或特征学习等方法构造其输入的学习算法。强化学习可包含在动态环境中执行然后提供关于正确和错误决策的反馈的机器学习系统。在实例中，机器学习可包含基于机器学习系统的输出的多个其它任务。在实例中，所述任务可以是机器学习问题，例如分类、回归、聚类、密度估计、降维、异常检测等。在实例中，机器学习可包含多个数学和统计技术。在实例中，许多类型的机器学习算法可包含基于决策树的学习、关联规则学习、深度学习、人工神经网络、遗传学习算法、归纳逻辑编程、支持向量机(SVM)、贝叶斯网络、强化学习、表示学习、基于规则的机器学习、稀疏字典学习、相似性和度量学习、学习分类器系统(LCS)、逻辑回归、随机森林、K均值、梯度提升、K-最近邻(KNN)、先验算法等。在实施例中，可以使用某些机器学习算法(例如，用于解决可能基于自然选择的约束和无约束优化问题)。在实例中，算法可用于解决混合整数编程问题，其中一些组件被限制为整数。算法和机器学习技术和系统可用于计算智能系统、计算机视觉、自然语言处理(NLP)、推荐系统、强化学习、建立图形模型等。在实例中，机器学习可以用于交通工具性能和行为分析等。

在一个实施例中，所述控制器可包含可施加一个或多个策略的策略引擎。这些策略可至少部分地基于给定项设备或环境的特性。在控制策略方面，神经网络可以接收大量环境和任务相关参数的输入。这些参数可包含交通工具组的确定行程计划的标识、来自各种传感器的数据以及位置和/或位置数据。神经网络可经过训练，以基于这些输入生成输出，输出表示交通工具组为完成行程计划应采取的动作或动作序列。在一个实施例的操作期间，可以通过神经网络的参数来处理输入而进行确定，以在输出节点处生成将所述动作指定为期望动作的值。此动作可转化成使交通工具操作的信号。这可以通过反向传播、前馈过程、闭环反馈或开环反馈来实现。替代地，控制器的机器学习系统可以使用进化策略技术而不是使用反向传播来调整人工神经网络的各种参数。所述控制器可以使用神经网络架构，其函数可能并不总是可以使用反向传播求解，例如非凸函数。在一个实施例中，神经网络具有表示其节点连接的权重的一组参数。生成此网络的多个副本，然后对参数进行不同的调节，并进行模拟。一旦获得各种模型的输出，就可以使用确定的成功度量对其性能进行评估。选择最佳模型，并且交通工具控制器执行所述计划以获得所需的输入数据，从而反映预测的最佳结果场景。另外，成功度量可以是优化结果的组合，所述优化结果可以相互权衡。

在一个实施例中，一种用于提供交通工具传感器系统的方法包含在交通工具系统中的交通工具上提供或安装传感器单元及(任选地)额外的传感器、信标装置、RFID标签等等。所述传感器单元可安装于不具有车载引擎、交流发电机或发电机且不具有从链状轨道或电气轨道接收电流的能力的交通工具上。所述方法还包含使用传感器单元中的传感器和任选的将所感测特性传达到传感器单元的其它传感器来感测特性。所述特性可由传感器单元的控制器检查以确定交通工具和/或交通工具系统的一个或多个操作条件。举例来说，可确定交通工具重量和/或货物重量(例如，总测得重量与已知的空载交通工具重量之间的差)，可确定门或锁的打开或关闭状态，可确定交通工具的位置，可确定轮子或路线的缺陷或不规则性，等等。传感器单元可与彼此和/或与非车载系统传达所感测特性。交通工具系统的控制器可使用所感测特性和/或所导出条件来控制或改变交通工具系统的移动。举例来说，所述控制器可使装载有过多货物、轮子具有平点等等的交通工具减速。

在一个实施例中，交通工具传感器单元包含通信装置，所述通信装置可与一个或多个其它传感器单元、上面安置有交通工具传感器单元的交通工具系统的控制器和一个或多个传感器通信。所述传感器可感测上面安置有交通工具传感器单元的交通工具的一个或多个特性。所述控制器可基于由传感器感测到的一个或多个特性来确定交通工具的一个或多个操作条件。所述控制器可控制通信装置以传达一个或多个特性、一个或多个操作条件或一个或多个特性和一个或多个操作条件两者。所述通信装置和传感器可安置在不具有内部电源的交通工具上。

所述交通工具可能不具有为交流发电机或发电机的内部电源。传感器可以是加速计或惯性传感器中的一个或多个。所述控制器可基于传感器感测到的一个或多个移动来确定被装载到交通工具上的货物的重量。所述控制器可基于传感器感测到的一个或多个移动来识别交通工具的轮子上的平点。所述控制器可基于传感器感测到的一个或多个移动来识别交通工具的若干轮子中的哪一轮子或交通工具的若干车厢中的哪一车厢包含轮子平点。所述控制器可基于传感器感测到的一个或多个移动来确定交通工具何时装载有货物。

所述控制器可基于传感器感测到的一个或多个移动来确定交通工具何时卸载货物。所述控制器可检查由通信装置从信标装置接收的无线信号的强度，且基于所接收的无线信号的强度来确定交通工具的门是打开还是关闭的。所述控制器可检查由通信装置从信标装置接收的无线信号的强度，且基于所接收的无线信号的强度来确定交通工具的门锁是打开还是关闭的。所述通信装置可加入交通工具系统或另一交通工具系统上的无线网络，以用于传达一个或多个特性、一个或多个操作条件或一个或多个特性和一个或多个操作条件两者。所述传感器可包含GNSS接收器，且所述控制器可基于来自GNSS接收器的输出来确定交通工具的位置。所述通信装置可以无线方式将交通工具的位置传达到通过所述交通工具移动的另一交通工具系统。所述通信装置可与安置在同一交通工具系统中的其它交通工具上的一个或多个其它传感器单元通信。

所述通信装置可从另一交通工具上的一个或多个其它传感器单元接收交通工具的标识、移动方向和/或速度，且所述控制器可确定另一交通工具是否与通信装置、控制器和传感器处于同一交通工具系统中。所述控制器可基于所感测的一个或多个特性而从停用或休眠状态激活通信装置。所述控制器可响应于传感器检测到交通工具的移动而激活通信装置。所述传感器可以是测量交通工具系统的制动管压力的压力传感器，且所述控制器可响应于传感器检测到制动管压力的减小而激活通信装置。所述传感器可以是RFID读取器，且所述控制器可基于RFID读取器读取与交通工具联接的RFID标签的能力来确定交通工具的门是打开还是关闭。所述传感器可感测交通工具的运动，且所述控制器可基于所感测的运动来识别交通工具的车厢摆动。所述传感器可以是声传感器，且所述控制器可基于来自声传感器的输出来识别交通工具的发生故障的轴承或轮子缺陷。

在一个实施例中，一种方法包含使用安置在交通工具或交通工具系统上的第一传感器单元的一个或多个传感器来感测交通工具或交通工具系统的一个或多个特性作为第一步骤。在第二步骤中，通信装置与第一传感器单元、交通工具或交通工具系统的控制器和任选的一个或多个其它传感器单元通信。在第三步骤中，所述控制器基于由传感器感测的一个或多个特性来确定交通工具或交通工具系统的一个或多个操作条件。所述通信装置和传感器单元可安置在交通工具或交通工具系统上且不具有内部电源。

应理解，以上描述旨在为说明性的而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离本发明主题的范围的情况下，可进行许多修改以使特定情形或材料适应所述主题的教示。虽然本文中所描述的材料的尺寸和类型旨在限定本发明主题的参数，但其绝非是限制性的，而是示范性实施例。所属领域的一般技术人员在查阅以上描述后将会明白许多其它实施例。因此，本发明主题的范围应通过参考所附权利要求书以及此类权利要求书所赋予的等效物的完整范围来确定。在所附权利要求书中，术语“包含”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的简明等效术语。此外，在以下权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且并不意欲对其对象施加数字要求。此外，以下权利要求书的限制并不按照装置加功能格式编写，并且并不旨在根据35U.S.C.§112(f)来解释，除非此类权利要求限制明确使用短语“用于…的装置”加上没有另外结构的功能陈述。

此书面描述使用实例来公开本发明主题的若干实施例，且也使任一所属领域的一般技术人员能够实践本发明主题的实施例，包含制造和使用任何装置或系统且执行任何并入的方法。本发明主题的可专利范围由权利要求书限定，且可包含所属领域的一般技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包含与权利要求书的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，那么此类其它实例意图在权利要求书的范围内。

当结合附图阅读时将会更好理解本发明主题的某些实施例的前文描述。就附图说明各种实施例的功能块的图来说，功能块未必指示硬件电路系统之间的分割。因此，举例来说，功能块(例如，处理器或存储器)中的一个或多个可实施于单件硬件(例如，通用信号处理器、微控制器、随机存取存储器、硬盘等等)中。类似地，程序可以是独立式程序，可作为子例程并入操作系统中，可在安装的软件包中起作用，等。各种实施例不限于图式中所展示的布置和手段。

如本文中所使用，以单数形式叙述并且跟在词语“一”或“一个”后的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确陈述此类排除。此外，对本发明主题的“一个实施例”的提及并非旨在解释为排除同样并有所叙述特征的额外实施例的存在。此外，除非明确地陈述为相反情况，否则“包括”、“包含”或“具有”带有特定属性的一个元件或多个元件的实施例可包含不具有所述属性的额外此类元件。

Claims (20)

1.一种交通工具传感器单元，其包括：

传感器，其被配置成感测上面安置有所述交通工具传感器单元的交通工具的一个或多个特性，所述交通工具不具有为所述传感器供电的内部电源；

控制器，其被配置成控制所述交通工具的操作；以及

通信装置，其被配置成与所述传感器和所述控制器通信，所述通信装置被配置成将所述一个或多个特性从所述传感器传达到所述控制器，所述控制器被配置成基于由所述传感器感测到的所述一个或多个特性来确定所述交通工具的一个或多个操作条件，所述控制器被配置成控制所述通信装置以传达所述一个或多个特性、所述一个或多个操作条件或所述一个或多个特性和所述一个或多个操作条件两者，其中所述通信装置和所述传感器被配置成安置在所述交通工具上。

2.根据权利要求1所述的交通工具传感器单元，其中所述传感器是加速计或惯性传感器中的一个或多个。

3.根据权利要求1所述的交通工具传感器单元，其中所述控制器被配置成基于由所述传感器感测到的一个或多个移动来确定被装载到所述交通工具上的货物的重量。

4.根据权利要求1所述的交通工具传感器单元，其中所述控制器被配置成基于由所述传感器感测到的一个或多个移动来识别所述交通工具的轮子上的平点。

5.根据权利要求1所述的交通工具传感器单元，其中所述控制器被配置成基于由所述传感器感测到的一个或多个移动来识别所述交通工具的若干轮子中的哪一轮子或所述交通工具的若干车厢中的哪一车厢包含轮子平点。

6.根据权利要求1所述的交通工具传感器单元，其中所述控制器被配置成基于由所述传感器感测到的一个或多个移动来确定所述交通工具何时被装载货物或卸载了货物。

7.根据权利要求1所述的交通工具传感器单元，其中所述控制器被配置成检查由所述通信装置从信标装置接收的无线信号的强度并确定以下各项中的一个或多个：(a)基于所接收的所述无线信号的所述强度来确定所述交通工具的门是打开还是关闭的，或(b)基于所接收的所述无线信号的所述强度来确定所述交通工具的门锁是打开还是关闭的。

8.根据权利要求1所述的交通工具传感器单元，其中所述交通工具是第一交通工具，且所述通信装置被配置成与安置在第二交通工具上的第二传感器单元通信以从所述第二传感器单元接收所述第二交通工具的标识、移动方向或速度中的一个或多个，且所述控制器被配置成确定所述第二交通工具是否与所述通信装置、所述控制器和所述传感器处于同一多交通工具系统中。

9.一种交通工具传感器单元，其包括：

通信装置，其被配置成与一个或多个其它传感器单元、上面安置有所述交通工具传感器单元的交通工具系统的控制器和一个或多个传感器通信；

传感器，其被配置成感测上面安置有所述交通工具传感器单元的交通工具的一个或多个特性；以及

控制器，其被配置成基于由所述传感器感测到的所述一个或多个特性来确定所述交通工具的一个或多个操作条件，所述控制器被配置成控制所述通信装置来传达所述一个或多个特性、所述一个或多个操作条件或所述一个或多个特性和所述一个或多个操作条件两者，其中所述通信装置和所述传感器被配置成安置在不具有内部电源的所述交通工具上，所述控制器用以检查由所述通信装置从信标装置接收的无线信号的强度并确定以下各项中的一个或多个：(a)基于所接收的所述无线信号的所述强度来确定所述交通工具的门是打开还是关闭的，或(b)基于所接收的所述无线信号的所述强度来确定所述交通工具的门锁是打开还是关闭的。

10.根据权利要求9所述的交通工具传感器单元，其中所述通信装置被配置成加入所述交通工具系统或另一交通工具系统上的无线网络，以用于传达所述一个或多个特性、所述一个或多个操作条件或所述一个或多个特性和所述一个或多个操作条件两者。

11.根据权利要求9所述的交通工具传感器单元，其中所述传感器包含全球导航卫星系统接收器，且所述控制器被配置成基于来自所述全球导航卫星系统接收器的输出来确定所述交通工具的位置。

12.根据权利要求11所述的交通工具传感器单元，其中所述通信装置被配置成以无线方式将所述交通工具的所述位置传达到通过所述交通工具移动的另一交通工具系统。

13.根据权利要求9所述的交通工具传感器单元，其中所述通信装置被配置成与安置在同一交通工具系统中的其它交通工具上的第二传感器单元通信。

14.根据权利要求13所述的交通工具传感器单元，其中所述通信装置被配置成从所述其它交通工具上的所述一个或多个其它传感器单元接收所述交通工具的标识、移动方向或速度中的一个或多个，且所述控制器被配置成确定所述其它交通工具是否与所述通信装置、所述控制器和所述传感器处于所述同一交通工具系统中。

15.根据权利要求9所述的交通工具传感器单元，其中所述控制器被配置成基于所感测到的所述一个或多个特性而从停用或休眠状态激活所述通信装置。

16.根据权利要求15所述的交通工具传感器单元，其中所述控制器被配置成响应于所述传感器检测到所述交通工具的移动而激活所述通信装置。

17.根据权利要求15所述的交通工具传感器单元，其中所述传感器是被配置成测量所述交通工具系统的制动管压力的压力传感器，且所述控制器被配置成响应于所述传感器检测到所述制动管压力的减小而激活所述通信装置。

18.根据权利要求9所述的交通工具传感器单元，其中所述传感器是射频识别RFID读取器，且所述控制器被配置成基于所述RFID读取器读取与所述交通工具联接的RFID标签的能力来确定所述交通工具的门是打开还是关闭的。

19.根据权利要求9所述的交通工具传感器单元，其中所述传感器被配置成感测所述交通工具的运动，且所述控制器被配置成基于所感测到的运动而识别所述交通工具的车厢摆动。

20.一种用于提供交通工具传感器系统的方法，其包括：

使用安置在交通工具上的传感器单元的一个或多个传感器来感测所述交通工具的一个或多个特性；

将所述一个或多个特性传达到所述交通工具的控制器；

基于由所述传感器感测到的所述一个或多个特性来确定所述交通工具的一个或多个操作条件；以及

使用通信装置传达所述一个或多个特性、所述一个或多个操作条件或所述一个或多个特性和所述一个或多个操作条件两者，其中所述通信装置和所述传感器被配置成安置在不具有内部电源的所述交通工具上。

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