CN115515070A - 用于物料搬运车辆的轨迹感知的车辆对车辆通信 - Google Patents

用于物料搬运车辆的轨迹感知的车辆对车辆通信 Download PDF

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CN115515070A CN202210633371.8A CN202210633371A CN115515070A CN 115515070 A CN115515070 A CN 115515070A CN 202210633371 A CN202210633371 A CN 202210633371A CN 115515070 A CN115515070 A CN 115515070A
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Abstract

本申请公开了用于物料搬运车辆的轨迹感知的车辆对车辆通信。系统和方法为物料搬运车辆的操作者提供协助。所提供的系统和方法包括当第二物料搬运车辆在预定通信范围内时，在第一物料搬运车辆处接收来自第二物料搬运车辆的车辆状况数据，基于当前车辆状况确定第一物料搬运车辆的第一预测车辆位置，基于接收到的车辆状况数据确定第二物料搬运车辆的第二预测车辆位置，以及确定第一物料搬运车辆的第一预测车辆位置与第二物料搬运车辆的第二预测车辆位置是否重叠。在确定第一预测车辆位置与第二预测车辆位置重叠时，向第一辆物料搬运车辆的操作者提供指示。

Description

用于物料搬运车辆的轨迹感知的车辆对车辆通信
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年6月3日提交的题为“Vehicle-to-Vehicle Communicationfor Trajectory Awareness of a Material Handling Vehicle(用于物料搬运车辆轨迹感知的车辆对车辆通信)”的美国专利申请第63/196,526号的优先权，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文。
关于联邦资助研究的声明
不适用。
背景技术
仓库通常采用多个物料搬运车辆，具体地，操作者可以控制物料搬运车辆在仓库内的行驶，并且导航绕过障碍物(包括其他主动物料搬运车辆)。
对于手动操作的某些类型的车辆，存在由各种政府机构、法律、法规和条例规定的训练要求。例如，美国劳工部职业安全与健康管理局(OSHA)规定雇主有义务训练和监督各种类型的物料搬运车辆的操作者。还要求每三年进行重新认证。在某些情况下，在需要时应当向操作者提供相关主题的进修训练。在所有实例中，在任何行动的执行期间，操作者维持对物料搬运车辆的控制。此外，仓库管理员维持对仓库环境内的物料搬运车辆的车队的控制。
发明内容
本公开大体上涉及车辆感知，并且更具体地涉及与在仓库环境中操作的物料搬运车辆结合使用的车辆感知系统和方法。
在一个方面，本公开提供了用于第一物料搬运车辆和第二物料搬运车辆之间的车辆对车辆通信的系统。该系统包括第一物料搬运车辆，该第一物料搬运车辆包括被配置为发送和接收车辆状况数据的无线收发器、被配置为检测物料搬运车辆速度的速度传感器、被配置为检测牵引轮转向角度的转向角度传感器、被配置为检测物料搬运车辆的位置的位置传感器，以及与无线收发器、速度传感器、转向角度传感器和位置传感器通信的控制单元。控制单元被配置为经由该无线收发器，从在该无线收发器的预定通信范围内的第二物料搬运车辆接收车辆状况数据，基于当前车辆状况数据计算该第一物料搬运车辆的第一预测车辆位置，基于接收到的车辆状况数据计算第二物料搬运车辆的第二预测车辆位置，以及确定第一预测车辆位置和第二预测车辆位置是否重叠。
根据本公开的另一方面，提供了控制物料搬运车辆的方法。该方法包括当第二物料搬运车辆在预定通信范围内时，第一物料搬运车辆处接收来自第二物料搬运车辆的车辆状况数据，基于当前车辆状况确定第一物料搬运车辆的第一预测车辆位置，基于接收到的车辆状况数据确定第二物料搬运车辆的第二预测车辆位置，以及确定第一物料搬运车辆的第一预测车辆位置与第二物料搬运车辆的第二预测车辆位置是否重叠。在确定第一预测车辆位置与第二预测车辆位置重叠时，向第一辆物料搬运车辆的操作者提供指示。
根据本公开的另一方面，用于协助物料搬运车辆的操作者的系统可包括第一物料搬运车辆。收发机可被配置为接收第二物料搬运车辆的状况数据。速度传感器可被配置为测量第一辆物料搬运车辆的速度。转向角度传感器可被配置为测量第一辆物料搬运车辆的转向角度。系统可包括操作者指示器。控制单元可被配置为至少部分地基于从速度传感器接收到的第一物料搬运车辆的速度和从转向角度传感器接收到的第一物料搬运车辆的转向角度来计算第一物料搬运车辆的至少第一预测路径。控制单元可以从收发器接收状况数据。控制单元可以使用状况数据计算第二物料搬运车辆的第二预测路径。控制单元可以确定第一预测路径与第二预测路径是否重叠。当第一预测路径与第二预测路径重叠时，控制单元可以向操作者提供指示。
本公开的先前以及其他方面和优点将根据以下描述而显现。在说明书中，参考了形成其一部分且在其中通过图示的方式示出了本公开的优选配置的附图。然而，此类配置并不一定表示本公开的全部范围，并因此参考权利要求书和本文以解释本公开的范围。
附图说明
当考虑到以下的具体实施方式时，本发明将会更好地被理解，并且除了上文阐述的那些特征、方面和优点之外的特征、方面和优点将变得显而易见。此类具体实施方式参考了以下附图。
图1是根据本公开的各方面的物料搬运车辆(“MHV”)的左前侧透视图。
图2是图1MHV的平面图。
图3是根据本公开的各方面的MHV通信和控制系统的框图。
图4是示出指示附近MHV的操作者的方法的框图。
图5示出了根据本公开的各方面的预测车辆路径的车辆对车辆通信。
图6示出了重叠的预测车辆路径。
图7示出了移动MHV和静止MHV之间的预测车辆路径。
图8示出了来自图7的静止MHV的驱动命令的重叠预测车辆路径。
图9示出了根据本公开的各方面的对于MHV所限定的边界框。
图10示出了计算预测车辆路径的方法。
图11示出了图10的预测车辆路径的第一区域。
图12示出了图10的预测的车辆路径的第二区域。
图13示出了图10的预测车辆路径的第一环形区域。
图14示出了图10的预测车辆路径的第二环形区域。
图15示出了图10的预测车辆路径的第三环形区域。
图16是示出根据一些实施例的指示附近MHV的操作者的方法的框图。
图17示出在时间t处物料搬运车辆可能的未来位置的包络。
图18示出了两个MHV的初始位置。
图19和图20示出两个MHV的包络，包络示出了车辆在未来的给定时间处可能位置。
图21示出在时间tn处MHV的重叠包络，重叠包络示出了在时间tn处车辆位置可能的重叠。
具体实施方式
在详细解释本发明的任意方面之前，应当理解，本发明在本申请中不限于在下面说明书中阐述或在附图中示出的构造细节和部件布置。本发明能够应用于其他方面，并且能够以各种方式实施或执行。而且，应当理解的是，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应被视为限制性的。在本文中，“包括(including)”、“包括(comprising)”或“具有(having)”及其变体的使用意味着涵盖之后列出的条目和它们的等效物以及附加的条目。除非另外指定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变体被广泛地使用，并且涵盖直接和间接的安装、连接、支撑和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理的或机械的连接或耦合。
提供以下讨论以使本领域技术人员制作和使用本发明的实施例。对所示出的实施例的各种修改对于本领域的技术人员而言将容易地是显而易见的，并且在不脱离本发明的实施例的情况下，本文中的一般原理可以应用于其他实施例和应用。因此，本发明的实施例不旨在受限于所示出的实施例，而是应当符合与本文公开的原则和特征一致的最宽范围。参考附图阅读以下具体实施方式，其中不同附图中的相同要素具有相同的附图标记。附图描绘了所选实施例并且不旨在限制本发明实施例的范围，附图不必是按比例的。本领域技术人员将认识到，本文中提供的示例具有许多有用的替代方案并且落入本发明实施例的范围内。
还应当理解，物料搬运车辆(“MHV”)被设计为各种类别和配置以执行各种任务。对于本领域技术人员将显而易见的是，本公开不限于任何特定的MHV，并且还可以被提供有各种其他类型的MHV类别和配置(包括例如，升降车、叉车、前伸式卡车、SWING
Figure BDA0003679562330000041
车辆、转塔式卡车、侧装卡车、平衡重式卡车、托盘堆垛机卡车、订单分拣机、转运车和人工卡车(man-up truck))，并且可以常见于仓库、工厂、船厂，以及可能通常需要将托盘、大包装或货物负载从一个地方运输到另一个地方的任何地方。本文中所公开的各种系统和方法适合用于以下各项中的任一项：操作者控制的物料搬运车辆、行人控制的物料搬运车辆、远程控制的物料搬运车辆、以及自主控制的物料搬运车辆。
在常规的仓库环境中，保持对附近其他MHV及其轨迹的感知(awareness)的方法主要依赖于MHV的操作者目视观察其他车辆并在心理上预测车辆的轨迹或意图。为了增强车辆感知，使用喇叭、地板聚光灯或连续的危险灯。
根据本公开的各方面，MHV(例如，手动驾驶的或自动MHV)可以经由无线的车辆对车辆通信方法将它们的当前位置、速度和轨迹传达给附近的其他MHV。该数据向其他车辆传达MHV当前占用和/或包括负载的预测车辆路径，或MHV不久之后将很快占用的预测车辆路径。附近的MHV基于它们自己的位置、速度和轨迹，将其计划占用的预测车辆路径与预定通信范围内所有其他MHV声称的预测车辆路径进行比较。如果车辆计算出其预测车辆路径与另一辆MHV已经声称(或预测)的路径重叠，则可以向MHV的操作者传送通知，或命令MHV执行一些其他行动，例如，启动MHV减速或拒绝操作者发出的驱动命令。通过这种方式，操作者能够感知到附近工作的其他车辆，而无需直接看到其他车辆。
图1和图2示出了根据本公开的物料搬运车辆10的一个非限制性示例。物料搬运车辆10可包括车辆框架12、可转向牵引轮14、固定轮轴16、动力部分18和操作者舱20。动力部分18可以被设置在车辆框架12内，并且可以包括被配置为向物料搬运车辆10的各种部件供应功率的电池(或其他功率源)。例如，电池可以向被设置在动力部分18内并被配置为驱动牵引轮14的电机(未示出)和/或变速器(未示出)供电。在所示的非限制性示例中，牵引轮14被布置在动力部分18下面。在其他非限制性示例中，牵引轮14可以被布置在车辆框架12下面的另一个位置中。
操作者舱20可以包括控制手柄22，该控制手柄111被配置为向操作者提供用户界面并允许操作者控制物料搬运车辆10行驶的速度和方向。在一些非限制性示例中，控制手柄22可配置为手动转向和控制牵引轮14的动力。在图1和图2中所示的非限制性示例中，物料搬运车辆10包括被配置为接合负载(例如托盘)的一对叉24。叉24可通过致动器(未示出)升高和降低，以提升/放置负载。在一些非限制性示例中，叉可以耦合到桅杆上，并且经由致动器响应于来自控制手柄的命令升高或降低。
MHV 10可由操作者操作，并能够拾取、放置、运输或以其他方式操纵负载，负载可能包括托盘。在各种示例中，操作者控制MHV 10，以便叉24接合承载负载的托盘。这样，操作者可以伸出或缩回致动器(未示出)，以拾取、放置、接合或以其他方式操纵负载。一旦负载位于叉24上，操作者可以根据需要将负载移动到另一个位置。在一些非限制性示例中，人类操作者可用自动控制器代替，以包括全自动系统(即，自主引导的物料搬运车辆)。
图3示出了用于MHV 10的控制系统100。如将描述的，控制系统100可以通过收发器102与一个或多个MHV 10a、10b经由无线通信进行通信。通信可以通过无线通信机制和任何期望的网络拓扑(或当利用多个通信机制时的拓扑)的任何期望的组合中的一者或多者发生。示例性无线通信网络包括5G网络、蓝牙模块和/或Wi-Fi收发器等，其包括互联网、蜂窝、卫星、微波和射频以用于提供MHV 10、MHV 10a和MHV 10b之间的数据通信。应当理解，虽然图3中仅详细示出了一个MHV控制系统，但每个MHV(例如，MHV 10a、MHV 10b)将各自包括相同的控制系统。进一步，尽管图4示出了与MHV 10通信的两个MHV 10a、MHV 10b，但应当理解，MHV 10可以与多个MHV通信。
在所示的非限制性示例中，MHV 10可以包括与收发器102通信的控制单元104。控制单元104可以包括用于处理和执行存储在存储器108中的指令的处理器106。应当理解，控制单元104可以是独立的专用控制器，或者集成在MHV内的较大控制系统中。还应当理解，控制单元104可以包括多于一个的处理器106。
MHV 10还包括定位系统110，该定位系统110包括与控制单元104通信的定位设备112，诸如实时定位系统(“RTLS”)和/或全球定位系统(“GPS”)。定位设备112可被配置为检测MHV 10在操作环境(例如仓库、堆场等)内的位置或定位，并将该定位报告给控制单元104。例如，定位设备112可以为控制单元104提供MHV 10的坐标位置。定位系统110还可以包括一个或多个陀螺仪114和/或一个或多个加速度计116，以测量MHV 10的位置、取向、方向、速度和加速度。
在所示的非限制性示例中，控制单元104可以与各种车辆装备通信。例如，控制单元104可以与MHV 10的转向系统118通信，以检测可转向牵引轮14的位置和/或向可转向牵引轮14提供转向命令。例如，转向系统118可以包括转向角度传感器120，转向角度传感器120被配置为检测牵引轮14的转向角度和/或控制手柄22上的转向角度输入。根据一些非限制性示例，MHV 10可以是包括两个可转向轮的四轮车辆。在这种情况下，转向角度可被确定为两个可转向轮的平均转向角度。
根据一些非限制性示例，控制单元104可与车辆速度传感器122通信，车辆速度传感器122被配置为检测MHV 10的速度。例如，速度传感器122可被配置为检测MHV 10的轮速度。控制单元104可以与驱动系统124通信。驱动系统124可提供驱动力(例如，通过驱动MHV10的牵引轮14)以使MHV 10在指定行驶方向上移动。控制单元104可以经由驱动系统124接收驱动命令(例如，经由操作者对控制手柄22的输入)，并且根据本文所描述的方法评估这些驱动命令。控制单元104还可以与制动控制系统126通信，制动控制系统126可以包括被配置为使MHV 10减速或停止的制动器。控制单元104可被配置为响应于操作者对控制手柄22或其他形式的车辆制动控制设备的输入，向车辆制动控制系统126传送停止命令以停止MHV10。
如本文将描述的，根据所示的非限制性示例，控制单元104可以与一个或多个操作者指示器130通信，如果确定了某些状况，操作者指示器130可以提示视觉、听觉和/或触觉指示。例如，MHV 10上的一个或多个光源或车辆显示器上的指示可以提供视觉指示。根据一些非限制性示例，车辆喇叭和/或扬声器可提供听觉指示。在其他非限制性示例中，可通过可与操作者接触的控制手柄22或物料搬运车辆10的任何其他部分向操作者提供作为振动的触觉或触感指示。
现在参考图4-图6，示出了为MHV的操作者增强车辆感知的方法200。方法200可以从框202处开始，其中第一MHV 10a(参见，例如，图5)可以经由被布置在MHV 10a上的收发器102(参见图3)持续地监测预定通信范围132a内的附近的MHV。类似地，第一MHV 10a在第二MHV 10b的预定通信范围132b内。根据一些非限制性示例，可以通过MHV周围的半径来限定预定通信范围，该半径是MHV最大停止距离的至少两倍。在以下描述中，将从第一MHV 10a的角度描述方法200。
当第一MHV 10a和第二MHV 10b在彼此的通信范围内时，可通过相对应的MHV 10a、MHV 10b上的收发器102发送和接收车辆状况数据。在框204处，第一MHV 10a可以从第二MHV10b接收车辆状况数据，以便由控制单元104进行处理和评估(参见图3)。第二MHV 10b的车辆状况数据可以包括第二MHV 10b的预先计算的预测车辆路径和/或第二MHV 10b的位置(例如，MHV在仓库内的二维坐标、GPS定位等)、(例如，分别来自速度传感器122和转向角度传感器120的)速度和转向角度。
第一MHV 10a随后可经由控制单元104，基于第一MHV 10a的车辆状况数据和来自第二MHV 10b的接收到的车辆状况数据，来计算第一MVHs 10a和第二MVHs 10b的预测位置或位置信息。如图4-图6所示出的，预测位置信息可以是第一MHV 10a的第一预测车辆路径134a和第二MHV的第二预测车辆路径134b。例如，每个MHV 10a、MHV 10b可以(例如，在存储器108中)存储操作环境的地图或坐标空间。如图5所示，第二MHV 10b在第一MHV 10a的预定通信范围132a内。第一MHV 10a可以使用计算的第一MHV 10a和第二MHV 10b的预测车辆路径来更新存储器108内的操作环境的地图。通过计算预测车辆路径134a、134b，在框208处第一MHV 10a可以确定预测车辆路径134a、134b是否重叠/相交。例如，如图5所示，预测车辆路径134a、134b不重叠。在这种情况下，第一MHV 10a将返回到框202并继续监测其预定通信范围132a内的MHV。
替代地，如图6所示，预测车辆路径134a、134b重叠，并且图4所示的方法200可以在框212处向操作者提供指示。在这种情况下，第一MHV 10a向操作者提供指示136a，例如，经由操作者指示器130(参见图3)向操作者指示(可能在操作者视线内，也可能不在操作者视线内的)第二MHV 10b正在接近以增加操作者的感知。应理解，第二MHV 10b也在持续的执行方法200，并且同样地，向第二MHV 10b的操作者提供指示136b。
根据另一个非限制性示例，方法200可应用于MHV的操作者给出驱动命令的情况，并且MHV可基于接收到的驱动命令并在控制单元104执行接收到的驱动命令之前计算预测的车辆路径。例如，如图7所示，第一MHV 10a沿途移动，而第二MHV 10b静止。结果，从第一MHV 10a沿行驶的方向向前投影的第一MHV 10a的预测车辆路径134a大于第二MHV 10b所占据的面积。如图所示出，静止的第二MHV 10b位于过道的尽端，导致预测车辆路径134b与MHV10b占用的区域相关。
如图8所示，当第二MHV 10b的控制单元104接收到来自操作者的驱动命令(例如，经由控制手柄22或其他输入设备)时，控制单元104可以基于驱动命令计算估计车辆路径138b，并且基于该估计车辆路径138b执行方法200。即，在第一MHV 10a和第二MHV 10b彼此在通信范围132a、132b内的情况下，可以在它们之间发送和接收包括估计车辆路径138b的车辆状况数据。第二MHV 10b可以从第一MHV 10a接收车辆状况数据以用于评估。然后，第二MHV 10b可经由控制单元104计算第一MHV 10a的预测车辆路径134a，并且将该预测车辆路径134a与估计车辆路径138b进行比较。通过计算车辆路径，第二MHV 10b可以确定车辆路径134a、138b是否重叠/相交。例如，如图8所示，车辆路径134a、138b重叠。在这种情况下，第二MHV 10b向操作者提供指示136b，指示操作者第一MHV 10a正在接近以提高操作者的感知。应当理解，第一MHV 10a还可以从第二MHV 10b接收计算的估计车辆路径138b，并执行方法200以向操作者提供指示。
根据一些非限制性示例，控制单元104可以拦截驱动命令，并且取决于预测车辆路径或估计车辆路径重叠的确定来确定执行该命令。例如，控制单元104可以接收驱动命令，并且在确定第二MHV 10b的估计路径138b与第一MHV 10a的预测车辆路径134a重叠时，阻止驱动系统124执行驱动命令。根据一些非限制性示例，控制单元104可被配置为在检测到重叠的预测车辆路径时，经由车辆制动控制系统126激活制动器或停用驱动系统124。在其他非限制性示例中，控制单元104可以将驱动命令改变为不同的值。例如，MHV可被允许以降低的速度在指定方向上行驶，MHV和在附近的其他MHV的车辆路径不会重叠。
现在参考图9-图15，将描述计算预测车辆路径的方法。根据所示的非限制性示例，预测车辆路径可以是二维平面区域，包括MHV 10的占用空间以及在其上接收的任何载荷，以及基于当前车辆状况(例如，位置、速度、转向角度等)对MHV 10在不久的将来将占据的面积的估计。例如，给定车辆的几何结构(占用空间、轴距、转向轮胎的位置等)，计算车辆将行驶的估计路径(即预测车辆路径)是可能的。考虑到MHV 10的速度和/或停止距离，给定当前的车辆状况，可以计算出车辆在不久的将来高概率占用的占地面积。在下面的描述中，描述了计算预测车辆路径的二维示例，尽管应当理解，计算三维示例在本领域技术人员的能力范围内。
参考图9，MHV 10的几何结构可以由围绕MHV 10的外周的边界框140来限定。在所示的非限制性示例中，边界框140由MHV 10的左前处的点A、MHV 10的右前处的点B、MHV 10左后处的点E和MHV 10右后处的点D之间的矩形区域来限定。MHV 10还可以限定轮轴142和转弯轴144。轮轴142可由穿过MHV 10的固定轮轴16的线来限定，转弯轴144可由穿过可转向牵引轮14的中心的轴来限定，转弯轴144与牵引轮14的方向正交。出于以下计算的目的，位于可转向牵引轮14的中心在轮轴142上的正交投影处的MHV 10的原点146沿固定轮轴16限定，其中可转向牵引轮处于中间(例如，直线)位置。当MHV 10开始转向时，转弯中心148可被限定为轮轴142和转弯轴144之间的交点。
物料搬运车辆的预测车辆路径可以是MHV在第一位置处的边界框、MHV在预测停止位置处的边界框以及在它们之间延伸的多个环形区域的组成物或组合。在这方面，图10示出了针对执行左转的MHV 10计算的示例性预测车辆路径134。该面积可通过采用以下计算进行近似。首先，可以在MHV 10的当前位置处计算由MHV 10的几何结构限定的边界框140(图11)。然后，可以计算MHV 10的预测位置处的边界框140’。根据一个非限制性示例，可基于当前车辆状况，通过MHV 10在能够停止之前将行驶的距离来确定预测位置。可通过将边界框140的点A、B、C、D中的每一个点围绕转弯中心148旋转一旋转角度
Figure BDA0003679562330000101
来计算边界框140’，从而得到由点A'、B’、C’、D’限定的边界框140’。根据一个非限制性示例，可根据当前车辆状况，通过将牵引轮14弧长设置为等于停止距离来确定旋转角度
Figure BDA0003679562330000102
然后，参考图13-图15，可计算第一、第二和第三环域面积。环形区域被配置为取决于MHV 10相对于牵引轮14的位置以不同半径转弯的所占据的部分。具体参考图13，第一环形区域150可通过形成环形扇区来限定，该环形扇区通过围绕转弯中心148、以旋转角度
Figure BDA0003679562330000111
沿着由转弯中心148与点F(其中边界框140的边缘与轮轴144相交，见图9)之间的距离所限定的内半径和由转弯中心148与原点146之间的距离所限定的外半径扫掠而形成。应当理解，在右手转弯的情况中，利用点C(参见图9)而不是点F，并且转弯中心148将被布置在MHV10的右手侧。
现在参考图14，第二环形区域152可通过形成环形扇区来限定，该环形扇区通过围绕转弯中心148、以旋转角度
Figure BDA0003679562330000112
沿着由转弯中心148与原点146之间的距离所限定的内半径和由转弯中心148与点B之间的距离所限定的外半径扫掠而形成。应当理解，在右手转弯的情况中，利用点A(参见图9)而不是点B，并且转弯中心148将被布置在MHV 10的右手侧。
现在参考图15，第三环形区域154可通过形成环形扇区来限定，该环形扇区通过围绕转弯中心148、以旋转角度
Figure BDA0003679562330000113
沿着由转弯中心148与原点146之间的距离所限定的内半径和由转弯中心148与点D之间的距离所限定的外半径扫掠而形成。应当理解，在右手转弯的情况中，利用点E(参见图9)而不是点D，并且转弯中心148将被布置在MHV 10的右手侧。
返回参考图9，预测车辆路径134可以由MHV 10在其当前位置处的边界框140、MHV10在其预测位置处的边界框140’以及第一环形区域150、第二环形区域152和第三环形区域154的重叠来限定。根据一些非限制性示例，可以在第一MHV中计算预测车辆路径134，然后将其作为输出传送到第二MHV。根据一些非限制性示例，预测车辆路径134可以由第一MHV基于从第二MHV传送的车辆状况数据来计算。
在其他实施例中，如图16-图21所示，可利用增强MHV的操作者的车辆感知的示例方法300。在框302处，如在方法200的框202处，第一MHV 10a可经由被布置在MHV 10a上的收发器102持续地监测预定通信范围132a内的附近的MHV(参见图3)。在框304处，第一MHV 10a可以从第二MHV 10b接收车辆状况数据，以便由控制单元104进行处理和评估(参见图3)。附加于或者替代于关于方法200框204描述的车辆状况数据，第二MHV 10b的车辆状况数据可以包括在第二MHV 10b的未来的时间的设定点处预先计算的可能的车辆位置，和/或加速度和转向角度的最大值和最小值的列表。替代地，物料搬运车辆10a可以接收关于车辆10b的动态状况的数据(例如，当前速度、尺寸、重量、转向角度等)，并可以生成第二MHV 20b的一个或多个预先计算的可能的车辆位置。
在框306处，方法300可以基于在框304处接收到的车辆状况数据，在设定的时间点或时间间隔处确定第一MHV 10a和第二MHV 10b可能的未来位置。可能的未来位置可包括MHV 10a、MHV 10b中的一者或两者针对相应MHV的不同动态状况(例如转向角度变化、加速度、减速度)的多个可能位置。
现在参考图17，对于MHV 10，在时间t处示出了未来可能的车辆位置的包络160。假设不同的动态状况，包络160可以限定可包括MHV 10在时间t处的多个可能位置的重叠的区域。例如，包络160可以包括MHV 10的第一可能位置162的区域，如图所示，该区域是MHV 10在时间t处以最大向左转向角度和最大减速度行驶时占用的位置。包络还可以包括MHV的第二可能位置164的区域，该区域是MHV在时间t处以最大向右转向角度和最大减速度行驶达时间t占用的位置。包络可以进一步包括假设在时间t处的最大加速度和最大向右转向角度的第三可能位置166，以及包括假设MHV在时间t处的最大加速度和最大向左转向角度的第四可能位置168。在其他非限制性示例中，包络也可以包括MHV在以其他转向角度或加速度行驶时的可能位置，包括MHV 10在0度转向角度的情况下以最大加速度行驶时的可能位置，和/或MHV 10在0度转向角度的情况下以最大减速度行驶时的可能位置。因此，对于给定的未来时间点，包络160可以包括或涵盖MHV在给定时间处所有的可能位置，或给定不同动态状况的可能位置的子集。对于多个相对应的时间点，可以针对每个MHV 10、MHV 10a、MHV10b计算多个包络160。在一些非限制性示例中，对于未来可能位置的包络可以每0.5秒到10秒计算一次(例如，未来位置可以在0.5秒、1秒、1.5秒、2秒等时间处计算)。在一些实施例中，可以以约0.1秒的间隔、或0.25秒的间隔或1秒的间隔来计算未来位置。在一些实施例中，可以基于MHV在最大减速度下完全停止所需的时间来计算停止时间，并且该停止时间可以限定计算可能的未来位置的最终时间。例如，如果物料搬运车辆的停止时间为10秒，则物料搬运车辆的未来位置可计算长达10秒。在一些实施例中，计算未来位置的最长时间可以是由物料搬运车辆的用户所设置的设置。
应当理解，计算未来可能位置的包络可以考虑物料搬运车辆的当前位置、速度、轨迹、转向角度或加速度。附加地，可以基于来自MHV的操作者的驱动命令来预测可能的未来位置和包含这些可能的未来位置的包络，如例如关于图7和图8所讨论的。
返回参考图16，在框308处，示例方法300可包括确定第二MHV 10b在给定时间处可能的未来位置是否与第一MHV 10a在同一时间点相对应的可能的未来位置重叠。在这方面，图18-图20示出了非限制性示例，该非限制性示例示出了第一MHV 10a和第二MHV 10b的初始位置140a、140b以及对包络160a、160b的计算。如图18中的非限制性示例所示，在初始时间t0处，第一MHV 10a向右行驶并且第二MHV 10b在朝向MHV 10a的初始位置140a的方向上行驶(例如，MHV 10a在MHV 10b的行驶路径中)。在图19处，对MHV 10a和MHV 10b在时间t1处的未来可能位置的包络160a、160b执行计算。应当理解，MHV 10a、MHV 10b中的一者或两者可以基于接收到的状况数据执行该计算。如图所示，第二MHV 10b在时间t1处可能的未来位置的包络160b与在第一MHV 10a初始位置(例如，初始位置140a)处的第一MHV 10a重叠。然而，由于包络160b在时间t1处没有与包络160a重叠，因此在步骤312处没有向操作者提供指示，因为MHV 10a、MHV 10b在时间t1处可能的未来位置没有相交或重叠。图20示出了MHV10a、MHV 10b分别在时间t2处的未来可能位置的包络160a、160b。方法300可以确定包络160a、160b是否在t2处同时相交以对t1进行该确定，因此该方法不仅可以标识潜在的重叠或相交，还可以标识相交的潜在定时，并且可以向操作者或控制单元104提供该附加信息，以响应于该信息采取合适的行动。如图所示，由包络160a、160b在t2处表示的未来可能位置不重叠，并且因此，在步骤312处没有向操作者提供指示。
图21示出了另一个非限制性示例，该示例示出了针对MHV 10a、MHV 10b的方法300的操作。在所示的示例中，针对MHV 10a在时间tn处可能的未来位置计算包络160a，并且针对MHV 10b在时间tn处可能的未来位置计算包络160b。如图所示，包络160a、160b重叠，并且因此在步骤312(参见图16)，可以向MHV 10a、MHV 10b中的一者或两者的操作者提供指示器。
本公开提供了明显的优势，诸如在不需要看见其他MHV的情况下向操作者提供其他MHV在附近的指示，从而提高操作者的车辆感知的能力。此外，本文描述的系统和方法可以在操作者的MHV的预测车辆路径与另一MHV的预测车辆路径重叠时选择性地通知操作者。此外，本公开提供了用于评估操作者的驱动命令的系统和方法，并在执行驱动命令之前，基于环境状况(诸如附近MHV的车辆状况)评估该命令。
尽管可使用诸如顶、底、较低、中、横向、水平、垂直、前等等之类的各种空间和方向术语来描述本公开的示例，但理解此类术语仅仅相对于附图中所示出的取向来使用。取向可以反转、旋转或以其他方式改变，使得上部是下部并且反之亦然，水平变为垂直，等等。
在本说明书内，已经以使得能够书写清楚且简洁的说明书的方式描述了实施例，但是旨在并将被理解的是，实施例可以是以不同方式组合的或分离的而不背离本发明。例如，将理解，本文所描述的所有优选特征都可适用于本文所描述的本发明的所有方面。
因此，虽然已经结合特定实施例和示例描述了本发明，但是本发明不必受如此限制，并且许多其他实施例、示例、使用、修改以及对所述实施例、示例和使用的偏离旨在被所附权利要求所涵盖。本文引述的每一项专利和出版物的全部公开内容通过引用并入本文，如同每一项此类专利或出版物通过引用单独并入本文。
在所附权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。

Claims (20)

1.一种用于第一物料搬运车辆和第二物料搬运车辆之间的车辆对车辆通信的系统，所述系统包括：
第一物料搬运车辆，所述第一物料搬运车辆包括被配置为发送和接收车辆状况数据的无线收发器、被配置为检测物料搬运车辆的速度的速度传感器、被配置为检测牵引轮的转向角度的转向角度传感器、被配置为检测所述物料搬运车辆的位置的位置传感器，以及与所述无线收发器、所述速度传感器、所述转向角度传感器和所述位置传感器通信的控制单元，所述控制单元被配置为：
经由所述无线收发器，从在所述无线收发器的预定通信范围内的第二物料搬运车辆接收车辆状况数据；
基于当前车辆状况数据，计算所述第一物料搬运车辆的第一预测车辆位置；
基于接收到的车辆状况数据，计算所述第二物料搬运车辆的第二预测车辆位置；以及
确定所述第一预测车辆位置与所述第二预测车辆位置是否重叠。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一预测车辆位置包括所述第一物料搬运车辆的第一路径，并且所述第二预测车辆位置包括所述第二物料搬运车辆的第二路径。
3.如权利要求2所述的系统，其中，基于所述第一物料搬运车辆的第一停止距离计算所述第一路径，并且基于所述第二物料搬运车辆的第二停止距离计算所述第二路径。
4.如权利要求2所述的系统，其中，至少部分地基于由所述控制单元接收到的驱动命令计算所述第一路径。
5.如权利要求2所述的系统，其中，至少部分地基于所述第一物料搬运车辆的轨迹计算所述第一路径，所述轨迹包括所述第一物料搬运车辆的当前速度。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一预测车辆位置是所述第一物料搬运车辆在第一时间处的预测位置，并且所述第二预测车辆位置是所述第二物料搬运车辆在所述第一时间处的预测位置。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一预测车辆位置是所述物料搬运车辆的第一多个预测位置中的一个预测位置，所述第一多个预测位置中的每个预测位置对应于多个时间点中的一个时间点，并且其中，所述第二预测车辆位置是所述物料搬运车辆的第二多个预测位置中的一个预测位置，所述第二多个预测位置中的每个预测位置对应于所述多个所述时间点中的一个时间点。
8.如权利要求1所述的系统，其中，在确定所述第一预测车辆位置和所述第二预测车辆位置之间的重叠时，所述控制单元被配置为激活操作者指示器。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述车辆状况数据包括所述第二辆物料搬运车辆的位置、速度和转向角度。
10.如权利要求2所述的系统，其中，所述第一物料搬运车辆的路径和所述第二物料搬运车辆的路径两者限定了二维平面区域。
11.如权利要求6所述的系统，其中，所述第一预测车辆位置由第一包络限定，其中，所述第一包络包括所述第一物料搬运车辆在所述第一时间处的多个可能位置。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述多个可能位置中的至少一个位置是当所述第一物料搬运车辆以最大加速度和最大转向角度中的至少一者行驶时所述物料搬运车辆的位置。
13.一种控制物料搬运车辆的方法，所述方法包括：
当第二物料搬运车辆在预定通信范围内时，在第一物料搬运车辆处接收来自所述第二物料搬运车辆的车辆状况数据；
基于当前车辆状况，确定所述第一物料搬运车辆的第一预测车辆位置；
基于接收到的车辆状况数据，确定所述第二物料搬运车辆的第二预测车辆位置；
确定所述第一物料搬运车辆的所述第一预测车辆位置与所述第二物料搬运车辆的第二预测车辆位置是否重叠；以及
在确定所述第一预测车辆位置与所述第二预测车辆位置重叠时，向所述第一物料搬运车辆的操作者提供指示。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一预测车辆位置是所述第一物料搬运车辆的第一路径，并且所述第二预测车辆位置是所述第二物料搬运车辆的第二路径。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述第一路径被限定在所述第一物料搬运车辆的初始位置与所述第一物料搬运车辆的停止距离之间。
16.如权利要求13所述的方法，其中，确定至少所述第一预测车辆位置进一步包括确定所述第一物料搬运车辆的第一多个预测位置，所述第一多个预测位置中的每个位置与多个时间中的相对应的一个时间相关联。
17.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一预测车辆位置由第一包络限定，所述第一包络包括所述第一物料搬运车辆在第一时间出的多个可能的未来位置，所述多个可能的未来位置中的每个可能的未来位置与所述第一物料搬运车辆的相对应的动态状况相关联。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述第二预测车辆位置由第二包络限定，并且其中，确定所述第一物料搬运车辆的所述第一预测车辆位置与所述第二物料搬运车辆的所述第二预测车辆位置是否重叠进一步包括确定所述第一包络和所述第二包络在第一时间处是否重叠。
19.一种用于协助物料搬运车辆的操作者的系统，所述系统包括：
第一物料搬运车辆；
收发器，所述收发器被配置为接收第二物料搬运车辆的状况数据；
速度传感器，所述速度传感器被配置为测量所述第一物料搬运车辆的速度；
转向角度传感器，所述转向角度传感器被配置为测量所述第一物料搬运车辆的转向角度；
操作者指示器；以及
控制单元，所述控制单元被配置为：
至少部分地基于从所述速度传感器接收到的所述第一物料搬运车辆的所述速度和从所述转向角度传感器接收到的所述第一物料搬运车辆的所述转向角度来计算所述第一物料搬运车辆的至少第一预测路径；
从所述收发器接收所述状况数据；
使用所述状况数据计算所述第二物料搬运车辆的第二预测路径；
确定所述第一预测路径与所述第二预测路径是否重叠；以及
当所述第一预测路径与所述第二预测路径重叠时，向所述操作者提供指示。
20.如权利要求19所述的系统，其中，计算所述第一物料搬运车辆的所述第一预测路径包括：
计算第一边界框，所述第一边界框限定所述第一物料搬运车辆在第一位置处的区域；
计算第二边界框，所述第二边界框限定所述第一物料搬运车辆在第二位置处的区域；
确定多个环形区域，环形区域中的每个环形区域在所述第一边界框与所述第二边界框之间至少部分地延伸；以及
组合所述第一边界框、所述第二边界框和所述多个环形区域中的每个环形区域，以限定所述第一预测路径。
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