CN116872938A - 确定牵引车辆和拖车之间的角度 - Google Patents

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Abstract

拖车(120)相对于牵引车辆的角度对于车辆和拖车(120)的稳定性是一项重要参数。牵引车辆在直线上拉动拖车(120)通常比在车辆转弯时更稳定。当转弯时，牵引车辆和拖车(120)之间的角度不是直线，而是另一个角度，这具体取决于牵引车辆转弯的急剧程度。为了安全地操作拖曳拖车(120)的车辆，对于给定的转向输入和速度，牵引车辆和拖车(120)之间存在最大角度，借此超过该角度引起了不稳定性，并且可能引起拖车(120)或牵引车辆翻滚或弯成折刀形。因此，必须确定拖车(120)和牵引车辆之间的角度，以确保车辆和拖车(120)将继续处于控制之中。

Description

确定牵引车辆和拖车之间的角度
本申请为申请号为201980072036.1、申请日为2019年10月30日的发明名称为“确定牵引车辆和拖车之间的角度”的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本专利文档要求2018年10月30日提交的标题为“确定牵引车辆和拖车之间的角度(Determining an Angle Between a Tow Vehicle and a Trailer)”的美国专利申请号16/174,980的优先权和权益。上述专利申请的全部内容通过引用作为本专利文档的公开内容的一部分并入。
背景技术
许多不同类型的车辆被用于拖曳各种不同类型的拖车。例如，商用半挂式卡车(也被称为半拖车、牵引拖车、大卡车、十八轮车或运输工具)包括拖曳一个或多个拖车的牵引车。其他非商用车辆(诸如，皮卡车、房车、休闲车和运动型多用途车)也拖曳拖车、轮船、露营车和其他类型的拖车。在以上每个示例中，拖车和牵引车辆的稳定性取决于多种因素，诸如拖车和牵引车辆的速度、天气条件(诸如，风和雨)、拖车的长度、车轴的数目、牵引车辆和拖车之间的角度等等。需要新的技术来测量拖车和牵引车辆之间的角度，这些技术可靠、准确、使用寿命长且价格便宜。
发明内容
公开了用于确定角度(诸如，拖车在车辆后方被拖曳的角度)的装置、系统和方法。在一个方面中，公开了一种用于确定拖车和车辆之间的拖车角度的系统。该系统包括一个或多个超声传感器，其中每个超声传感器可安装到车辆以确定从该超声传感器到拖车的、附接至车辆的前端的距离。该系统还包括超声控制单元，该超声控制单元被配置为经由通信接口从所述一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收距离，其中该超声控制单元确定一个或多个角度，每个角度对应于从所述一个或多个超声传感器接收到的距离，其中每个角度是在车辆和拖车之间，并且其中该超声控制单元从所述一个或多个角度确定拖车角度。
在另一个方面中，公开了一种用于确定拖车和车辆之间的拖车角度的方法。该方法包括：从附接至车辆的一个或多个超声传感器中的每个超声传感器，接收关于每个超声传感器和拖车的、附接至车辆的前端之间的距离的信息；以及确定一个或多个角度，每个角度对应于关于从所述一个或多个超声传感器接收到的距离的信息，其中每个角度是车辆和拖车之间的对准的估计，并且其中拖车角度是从所述一个或多个角度确定的。
在另一个方面中，公开了一种非暂态计算机可读介质。该非暂态计算机可读介质存储用于确定拖车和车辆之间的拖车角度的可执行指令，这些可执行指令在由至少一个处理器执行时至少执行以下步骤：从一个或多个超声传感器中的每个超声传感器，接收每个超声传感器和拖车的、附接至车辆的前端之间的距离；以及确定一个或多个角度，每个角度对应于从所述一个或多个超声传感器接收到的距离，其中每个角度是车辆和拖车之间的对准的估计，并且其中拖车角度是从所述一个或多个角度确定的。
在另一个方面中，公开了一种用于确定拖车和车辆之间的拖车角度的设备。该设备包括用于从一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收每个超声传感器和拖车的、附接至车辆的前端之间的距离的器件。该设备还包括用于确定一个或多个角度的器件，每个角度对应于从所述一个或多个超声传感器接收到的距离，其中每个角度是在车辆和拖车之间，并且其中拖车角度是从所述一个或多个角度确定的。
以下特征可以被包括在各种组合中。可以基于第一超声传感器的位置和拖车的前端之间的一种或多种几何关系来确定对应于该第一超声传感器的第一角度。拖车角度可以被确定为所述一个或多个角度的平均角度。可以基于距离值的标准差来对平均角度进行加权，所述距离值是在超声控制单元处从所述一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收到的。超声控制单元可以基于距离值的标准差来确定误差区间和置信水平，所述距离值是在超声控制单元处从所述一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收到的。可以从以下各项来确定第一角度：当拖车与车辆成一条直线时的第一超声传感器和拖车的前端之间的第一中性距离；当拖车相对于车辆成角度时的第一成角度距离；和/或第一超声传感器的中心和牵引车的中心之间的第一偏移距离。当车辆的转向角约为零度并且车辆以每小时约10公里或以上的速度行驶时，可以确定第一中性距离。超声控制单元可以包括：至少一个处理器；存储可执行指令的至少一个存储器，这些可执行指令在由所述至少一个处理器执行时至少执行以下步骤：将对应于第一超声传感器的第一角度确定为：Al＝arctangent((D1-1-D1-2)/Dis1)，其中A1是车辆和拖车之间的第一角度，其中D1-1是第一超声传感器和拖车的前端之间的第一中性距离，其中当拖车与车辆成一条直线时，确定该第一中性距离，其中D1-2是第一超声传感器和拖车的前端之间的第一成角度距离，其中当拖车相对于车辆成角度时，确定该第一成角度距离，并且其中Dis1是第一偏移距离，其中该第一偏移距离是在第一超声传感器的中心和车辆的中心之间。
在附图、描述和权利要求书中更详细地描述了所公开的技术的以上和其他方面及特征。
附图说明
图1描绘了根据一些示例实施例的安装在牵引车上的角度测量系统的示例；
图2描绘了根据一些示例实施例的用于测量牵引车辆和拖车之间的角度的超声传感器的布置的示例；
图3A描绘了根据一些示例实施例的图示，其示出拖车与牵引车辆不是直线而是成一定角度和各种距离；
图3B描绘了根据一些示例性实施例的另一个图示，其示出拖车与牵引车辆成一定角度；
图4描绘了根据一些示例实施例的设备的示例；
图5描绘了根据一些示例实施例的其中两个传感器不操作的设备的示例；
图6描绘了根据一些示例实施例的其中四个传感器不操作的设备的示例；
图7描绘了根据一些示例实施例的过程的示例；以及
图8描绘了根据一些示例实施例的设备的示例。
具体实施方式
拖车相对于牵引车辆的角度对于车辆和拖车的稳定性是一项重要参数。牵引车辆在直线上拉动拖车通常比在车辆转弯时更稳定。当转弯时，牵引车辆和拖车之间的角度不是直线，而是另一个角度，具体取决于牵引车辆转弯的急剧程度。为了安全地操作拖曳拖车的车辆，对于给定的转向输入和速度，牵引车辆和拖车之间存在最大角度，借此超过该角度引起了不稳定性，并且可能引起拖车或牵引车辆翻滚或弯成折刀形(jackknife)。因此，可以确定拖车和牵引车辆之间的角度，以确保车辆和拖车将继续处于控制之中。拖车角度传感器系统应提供高的准确度和冗余度，以确保即使当一个或多个传感器不能操作时，系统也始终可操作。当车辆是自主车辆、且因此在围绕弯道驾驶时缺乏人类驾驶员对于车辆和拖车组合的稳定性判断的益处时，该计算变得重要。
当前的拖车角度传感器具有几个限制，包括：1)当前的拖车角度传感器需要安装在拖车中或至少必须固定到拖车，以便确定拖车和牵引车之间的相对运动。这意味着，每次在更换拖车后，都需要重新安装或重新校准传感器；2)当前技术不提供冗余，因为它们使用霍尔效应装置或电阻式位置传感器；3)当前的拖车角度传感器的寿命周期是有限的，因为它们通常被安装在第5个轮附近，由于振动、暴露于元素和化学物质(诸如，润滑脂)，该第5个轮常常是恶劣的环境。
图1描绘了根据一些示例实施例的、被安装在牵引车辆(本文中也被称为“牵引车”)上的角度测量系统的示例。牵引车110物理地联接到拖车120。在100A处示出了侧视图，在100B处示出了顶视图，在100C处示出了前视图，且在100D处示出了后视图。牵引车110包括多个超声传感器130，所述多个超声传感器被安装到牵引车的后部，并且超声束被引导到拖车的前表面。超声传感器中的每个超声传感器确定或帮助确定从该超声传感器到拖车120的前部的距离。超声控制单元(UCU)125使用这些距离来确定牵引车和拖车之间的角度。在图1中，牵引车和拖车位于一条直线上。当牵引车拖车转弯时，牵引车和拖车可能不再成一条直线，并且牵引车和拖车之间将存在角度(也被称为“拖车角度”)。UCU 125可包括处理器和存储器以及各种接口(诸如，一个或多个通信接口)。
图2描绘了用于测量牵引车辆和拖车之间的角度的超声传感器的布置的示例。在一些示例实施例中，超声传感器130可如200处所示的那样布置。所示的传感器布置是“倒V”布置。例如，在图1中的牵引车110的后部上，五个超声传感器131-135可以以“倒V”构型安装，其中超声传感器133在牵引车的中心(从左到右)并在道路上方最高处，且超声传感器131和135被安装在牵引车的后部上且与超声传感器132-134相比最靠近道路。尽管在200处示出了五个传感器，但是可使用更大或更小数目的传感器。尽管超声传感器131-135以“倒V”构型示出，但是传感器可以以不同的构型附接，诸如直线(平坦或倾斜)、“W”或“倒W”构型或以另一种模式。在垂直于牵引车和拖车之间的轴线的平面中，以二维模式组织超声传感器可能导致更稳健地确定拖车角度。例如，以一定图案放置超声传感器可以避开牵引车辆和拖车之间的物体，并且可以避开当在直线上拉动拖车时不垂直于超声传感器的超声的表面。这些非垂直表面可能不适合于超声距离确定。例如，具有附接至拖车的成角度表面(不垂直于照射用超声)的物体可以在一系列拖车角度下与超声传感器成钝角，从而引起由超声传感器确定的距离不准确，或由于很少或没有来自成角度物体的反射超声信号所致而阻止确定距离。在一些示例实施例中，当拖车角度不为零度时，超声传感器可被定向为以垂直角度用超声照射拖车。通过这样做，一些超声传感器可在不同的拖车角度下提供更好的距离确定。在一些示例实施例中，超声传感器可提供从中可以确定从传感器到拖车的传输时间(transit time)的定时信息(诸如，发射时间和接收时间)，或者一些超声传感器可确定传输时间。根据传输时间，可以基于超声的速度来确定距离。
在210处的是示出了牵引车拖车的顶视图的示例图示，其示出超声传感器131-135。还示出了从每个超声传感器到拖车120的前部的距离201-205。距离201-205可被称为“中性距离(neutral distance)”，因为拖车与牵引车辆在直线上。每个超声传感器确定指示距离或者传感器到拖车的前部之间的距离的信息。如上所述，指示距离的信息包括使超声传播到拖车的传输时间(单程或往返)或从中可以确定传输时间的定时信息(诸如，时间戳)。在下文中，使用“距离”，但是如上所述，可以由传感器而不是距离来提供时间信息。例如，超声传感器131确定拖车距超声传感器131的距离为201。超声传感器132确定拖车距超声传感器132的距离为202。超声传感器133确定拖车距超声传感器133的距离为203。超声传感器134确定拖车距超声传感器134的距离为204，且超声传感器135确定拖车距超声传感器135的距离为205。在如210处所示牵引车110和拖车120在直线上的情况下，距离201-205近似相等。在一些实施例中，当拖车和牵引车位于一条直线上时，整流罩、挡风板或装备(诸如，用于拖车120的冷却装备)可能引起距离201-205不相等。可以在UCU中校正不相等的距离。距离被提供给UCU。UCU可控制超声传感器，并且可从超声传感器接收健康和状态信息。
图3A描绘了示出拖车与牵引车辆不是直线而是成一定角度和各种距离的示例图示。在310处的是牵引车110的图示，其中拖车120与该牵引车成一定角度(拖车角度350)并且超声传感器131-135附接至牵引车110。每个超声传感器确定传感器到拖车的前部之间的距离，如上文所描述的。在图3A的示例中的310处，距离301大于距离302，距离302大于距离303，距离303大于距离304，距离304大于距离305。距离201-205可被称为“成角度距离(angled distance)”，因为拖车与牵引车辆不在直线上。这些距离由超声传感器131-135提供给UCU 125，并被用于确定牵引车110和拖车120之间的角度。
在320处示出的是描绘中心超声传感器133的中心和其他超声传感器131、132、134和135之间的距离311-314的图示。距离311-314被用于确定牵引车110和拖车120之间的角度。尽管示出了从一个传感器的中心到另一个传感器的中心的距离311-314，但是可替代地使用与这些超声传感器的间隔有关的其他距离。
UCU协调由传感器进行的距离测量，并基于来自传感器的距离来确定拖车角度。协调可包括在不同的时间单独地接通传感器131-135，以防止在多个传感器同时操作的情况下可能出现的干扰。在一些示例实施例中，超声传感器可包括签名，诸如伪随机噪声(PN)码或其他代码，或者不同的传感器可将所发射的超声调制为正交于其他传感器。UCU还可接收包括车速信息、转向角信息的信息，并且UCU可基于调适后的控制算法进行零清除。拖车角度可被发送给牵引车辆的车辆动力学控制器(电子稳定性控制器(ESC)或车辆稳定性控制器(VSC))。
图3B描绘了根据一些示例实施例的另一个图示，其示出拖车与牵引车辆成一定角度。图3B示出了与确定拖车角度有关的距离和角度，并且下文关于方程式1对其进一步描述。
图4在400处描绘了根据一些示例实施例的设备。图4包括超声传感器131-135、超声控制单元(UCU)125、车速传感器410、转向角传感器420和车辆动力学控制器430。
超声传感器131-135包括用以与UCU 125通信的通信接口。例如，可将诸如对每个超声传感器通电或断电、命令每个传感器进行距离测量的命令、与对每个传感器处的距离值求平均值有关的命令等等单独地或一起从UCU 125发送给超声传感器131-135。可将数据从每个超声传感器发送给UCU诸如距离数据、以及传感器状态和健康信息。UCU 125可执行用以确定拖车角度的过程。UCU可经由专用或标准接口(诸如，车载诊断(OBD))或另一个接口)从车速传感器410接收车速信息和/或从转向角传感器420接收转向角信息。UCU可对接到车辆动力学控制器，诸如ESC或VSC或车辆中的其他稳定性管理装置。
图5描绘了根据一些示例实施例的其中两个传感器不操作的设备的示例。在图5的示例中，由于一种或多种类型的故障，超声传感器132A和134A不操作。UCU可以使用来自其余传感器131、133和135的数据来确定拖车角度。使用较少的超声传感器(3个，而不是5个)可能引起拖车角度的准确度或分辨率的降低，但可足以安全地操作牵引车拖车。图5是其中两个超声传感器不能操作的图示性示例。传感器的其他组合可能失败，从而也导致类似的性能降低。
图6描绘了根据一些示例实施例的其中四个传感器不操作的设备的示例。在图6的示例中，由于一种或多种类型的故障，超声传感器132A、133A、134A和135A不操作。UCU可使用来自其余传感器131的数据来确定拖车角度。使用较少的超声传感器(1个而不是5个)可能引起拖车角度的准确度或分辨率的降低，但可足以安全地操作牵引车拖车。图6是其中四个超声传感器不能操作的图示性示例。传感器的其他组合可能失败，从而也导致性能下降。
图7描绘了根据一些示例实施例的过程700。可使用过程700来确定拖车角度。
在710处，该过程包括：当拖车处于中性位置中(拖车与牵引车成一条直线)时，由超声传感器131-135确定到拖车的距离201-205。这些值可被发送给UCU并被存储在存储器(诸如，UCU中的非易失性存储器)中。当转向角接近零并且牵引车拖车速度大于约10km/h时，可确定中性位置。可在一段时间(诸如，1-5秒(或另一个时间段))内对距离值求平均值或滤波。只要牵引车附接至同一拖车，就可使用这些所存储的值。如果将新的拖车附接至牵引车或者将拖车移除且然后重新附接，则可再次确定中性距离。
在720处，基于当前距离301-305、传感器和牵引车及拖车之间的几何关系、以及在710处所确定的距离，可以确定拖车角度。当牵引车拖车行驶时，超声传感器131-135周期性地、间歇地或连续地确定牵引车和拖车之间的距离。当牵引车转弯时，所确定的距离改变。例如，当图3A的牵引车110和拖车120向左转弯(如从顶部观察)时，距离301最大，接着是302、303、304和是最小距离的305。如果牵引车向右转弯，则距离305将是最大，301将是最小，等。在一些示例实施例中，可针对超声传感器131、132、134和135但不针对可被用于初始角度确定的传感器133来确定角度。
参考图3A和图3B，以下方程式可被用于确定第一超声传感器处的拖车角度：
A1＝arctan((D1-1-D1-2)/Dis1) 方程式1
其中A1指代图3B中的在超声传感器131处的拖车角度350B，距离D1-1是距离301，距离D1-2是距离302，距离(D1-1-D1-2)是距离330，并且距离Dis1是距离311。由于对称性，角度350A和350B具有等于拖车角度的相同值。可针对附加的超声传感器处的角度将类似的方程式表达为A2、A3等，其中A2指代超声传感器132处的拖车角度，等，D2-1是距离202，等，D2-2是距离302，等，Dis2是距离312，Dis4是距离313，并且Dis5是距离314，等。
在730处，对于每个角度值(A1、A2、A4和A5)，可确定标准差SD1、SD2、SD4、SD5。来自每个超声传感器的噪声可被用于确定标准差。
可针对A1的100次角度确定从下式确定平均值：
然后，可将标准差表达为：
在740处，可将基于不同超声传感器的标准差对来自这些超声传感器的所确定的角度值的加权表达为：
W1＝1-SD1/(SD1+SD2+SD4+SD5) 方程式4
W2＝1-W1-SD2/(SD2+SD4+SD5)
W4＝1-W1-W2-SD4/(SD4+SD5)
W5＝1-W1-W2-W4
因为牵引车的后部和拖车的前部是结构性的并且本质上是刚性的，所以在没有噪声和瑕疵的完美世界中，角度A1、A2、A4和A5将具有相同的值，但是由于噪声和瑕疵，它们可普遍不同，并且每一项的标准差是每一项的“噪度”的量度。
在760处，可将加权的拖车角度表达为：
AO＝W1*A1+W2*A2+W4*A4+W5*A5 方程式5
在770处，可将加权的拖车角度的误差和置信水平表达为：
AError＝W1*SD1+W2*SD2+W4*SD4+W5*SD5 方程式6
ACL＝[AO-AError，AO+AError] 方程式7
在一些示例实施例中，可执行对拖车角度的零检测。为了开始零检测，上一个角度输出和当前角度值之间的误差可以是5度或更大(或另一个值，诸如4度)。超声传感器133可被用作其他超声传感器的零角度的初始参考。在零检测期间，可使用以下公式来计算每个角度：
A1＝arctan((D1-2-D3-1)/Dis1) 方程式8
A2＝arctan((D2-2-D3-1)/Dis2)
A4＝arctan((D4-2-D3-1)/DiS4)
A5＝arctan((D5-2-D3-1)/Dis5)，
其中D1-2、D2-2、D4-2、D5-2分别是传感器131、132、134和135的当前距离测量值。传感器133可被安装在牵引车的中间，如图3A和图3B中所示。拖车的相对移动和/或拖车角度将不影响由传感器133测量的距离，或对此的影响将忽略不计。因此，传感器133可用被作系统的参考并被用于与来自传感器131、132、134和135的距离进行比较。
在一些示例实施例中，可执行过程700以确定拖车和车辆之间的拖车角度。在720处，该过程包括：从一个或多个超声传感器中的每个超声传感器，接收每个超声传感器和拖车的、附接至车辆的前端之间的距离。在720处，该过程包括确定一个或多个角度，每个角度对应于从所述一个或多个超声传感器接收到的距离，其中每个角度是在车辆和拖车之间，并且其中拖车角度是从所述一个或多个角度确定的。该过程还可包括上文以各种组合描述的特征。
图8描绘了可以被用于实施在本文档中所描述的一些技术的设备800的示例。例如，硬件平台800可实施过程700或上文所描述的其他过程，和/或可实施本文中所描述的各种模块。硬件平台800可包括处理器802，该处理器可以执行代码以实施方法。硬件平台800可包括存储器804，该存储器可被用于存储处理器可执行代码和/或存储数据。硬件平台800还可包括通信接口806。例如，通信接口806可实施一种或多种有线或无线通信协议(以太网、LTE、Wi-Fi、蓝牙等)。
本专利文档中所描述的主题和功能操作的实施可以在各种系统、半导体装置、超声装置、数字电子电路中或在计算机软件、固件或硬件中实施，包括本说明书中所公开的结构及其结构等同物，或者在它们中的一者或多者的组合中实施。本说明书中所描述的主题的方面的实施可以被实施为一个或多个计算机程序产品，例如，在有形和非暂态计算机可读介质上编码的计算机程序指令的一个或多个模块，以供由数据处理设备执行或以控制数据处理设备的操作。计算机可读介质可以是机器可读存储装置、机器可读存储基板、存储器装置、实现机器可读传播信号的物质的组成或者它们中的一者或多者的组合。术语“数据处理单元”或“数据处理设备”涵盖用于处理数据的所有设备、装置和机器，作为示例包括可编程处理器、计算机或者多个处理器或计算机。除了硬件之外，设备还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或者它们中的一者或多者的组合的代码。
计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且其可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程或者适合于在计算环境中使用的其他单元。计算机程序不必对应于文件系统中的文件。程序可以被存储在保存其他程序或数据(例如，被存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中，被存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或被存储在多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的多个部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上执行，或者在位于一个站点处或跨越多个站点分布并通过通信网络互连的多个计算机上执行。
本说明书中所描述的过程和逻辑流程可以通过一个或多个可编程处理器执行，所述一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序，以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。所述过程和逻辑流程也可以通过专用逻辑电路来执行，并且设备也可以被实施为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
作为示例，适合于执行计算机程序的处理器包括通用微处理器和专用微处理器两者、以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)，或者操作性地联接成从所述大容量存储装置接收数据或将数据转移到所述大容量存储装置或以上两种操作。然而，计算机不需要具有这种装置。适合于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置，作为示例包括半导体存储器装置，例如EPROM、EEPROM和快闪存储器装置。处理器和存储器可以通过专用逻辑电路进行补充，或被并入于专用逻辑电路中。
尽管本专利文档包含许多细节，但是这些细节不应被解释为对任何发明或可要求保护的内容的限制，而是应被解释为对可能特定于特定发明的特定实施例的特征的描述。在单独的实施例的上下文中在本专利文档中所描述的某些特征也可以在单个实施例中以组合实施。相反，在单个实施例的上下文中所描述的各种特征在多个实施例中也可以单独地或以任何合适的子组合实施。此外，尽管上文可将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初照此要求保护，但是在一些情况下，可以从该组合中删除来自要求保护的组合的一个或多个特征，并且可将要求保护的组合引导到子组合或子组合的变型。
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以所示的特定顺序或以连续的顺序执行这种操作，或者执行所有图示的操作，以实现期望的结果。此外，在本专利文档中所描述的实施例中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这种分离。
仅描述了一些实施方式和示例，并且可以基于本专利文档中所描述和图示的内容进行增强和变化。

Claims (20)

1.一种用于确定拖车和车辆之间的拖车角度的系统，包括：
一个或多个超声传感器，其中每个超声传感器能够安装到所述车辆，以确定从所述超声传感器到所述拖车的、附接至所述车辆的前端表面的距离，并且其中所述距离垂直于所述车辆被定向；以及
超声控制单元，被配置为经由通信接口从所述一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收所述距离，其中所述超声控制单元确定一个或多个角度，每个角度对应于从所述一个或多个超声传感器接收到的距离，其中每个角度是在所述车辆和所述拖车之间，并且其中所述超声控制单元从所述一个或多个角度确定所述拖车角度，其中基于第一超声传感器的位置和所述拖车的所述前端表面之间的一种或多种几何关系，对应于所述第一超声传感器的第一角度被确定。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一角度是从以下各项确定的：
当所述拖车与所述车辆成一条直线时的所述第一超声传感器和所述拖车的所述前端表面之间的第一中性距离，
当所述拖车相对于所述车辆成角度时的第一成角度距离，以及
所述第一超声传感器的中心和所述车辆的中心之间的第一偏移距离。
3.根据权利要求2所述的系统，其中当所述车辆的转向角约为零度、并且在一段时间内对所述第一中性距离求平均值或滤波时，所述第一中性距离被确定。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一中性距离是在以下情况下时被确定的：
所述车辆的转向角约为零度，并且
所述车辆以每小时约10公里或以上的速度行驶。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述拖车角度被确定为所述一个或多个角度的平均角度。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述平均角度基于距离值的标准差而被加权，所述距离值是在所述超声控制单元处从所述一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收到的。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述超声控制单元基于距离值的所述标准差来确定误差区间和置信水平，所述距离值是在所述超声控制单元处从所述一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收到的。
8.根据权利要求3所述的系统，其中所述超声控制单元包括：
至少一个处理器；以及
存储可执行指令的至少一个存储器，所述可执行指令在由所述至少一个处理器执行时至少执行以下步骤：
将对应于第一超声传感器的所述第一角度确定为：
A1＝arctangent((D1-1-D1-2)/Dis1)
其中A1是所述车辆和所述拖车之间的所述第一角度，
其中D1-1是所述第一超声传感器和所述拖车的所述前端表面之间的第一中性距离，其中当所述拖车与所述车辆成一条直线时，所述第一中性距离被确定，
其中D1-2是所述第一超声传感器和所述拖车的所述前端表面之间的第一成角度距离，其中当所述拖车相对于所述车辆成角度时，所述第一成角度距离被确定，并且
其中Dis1是第一偏移距离，其中所述第一偏移距离是在所述第一超声传感器的中心和所述车辆的中心之间。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个超声传感器包括以倒“V”模式、“W”模式、或倒“W”模式安装至所述车辆的多个超声换能器。
10.一种用于确定拖车和车辆之间的拖车角度的方法，所述方法包括：
从附接至所述车辆的一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收关于每个超声传感器和所述拖车的、附接至所述车辆的前端表面之间的距离的信息，并且其中所述距离垂直于所述车辆被定向；以及
确定一个或多个角度，每个角度对应于关于从所述一个或多个超声传感器接收到的所述距离的所述信息，其中每个角度是所述车辆和所述拖车之间的对准的估计，并且其中拖车角度是从所述一个或多个角度确定的。
11.根据权利要求10所述的方法，其中基于第一超声传感器的位置和所述拖车的所述前端表面之间的一种或多种几何关系，对应于所述第一超声传感器的第一角度被确定。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述拖车角度被确定为所述一个或多个角度的平均角度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述平均角度基于距离值的标准差而被加权，所述距离值是从所述一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收到的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中基于所述距离值的标准差，误差区间和置信水平被确定，所述距离值是从所述一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收到的。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一角度是从以下各项确定的：
当所述拖车与所述车辆成一条直线时的所述第一超声传感器和所述拖车的所述前端表面之间的第一中性距离；
当所述拖车相对于所述车辆成角度时的第一成角度距离；以及
所述第一超声传感器的中心和所述车辆的中心之间的第一偏移距离。
16.根据权利要求15所述的方法，其中当所述车辆的转向角约为零度、并且所述车辆以每小时约10公里或以上的速度行驶时，确定所述第一中性距离。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括：将对应于第一超声传感器的所述第一角度确定为：
A1＝argctangent((D1-1-D1-2)/Dis1)
其中A1是所述车辆和所述拖车之间的所述第一角度，
其中D1-1是所述第一超声传感器和所述拖车的所述前端表面之间的第一中性距离，其中当所述拖车与所述车辆成一条直线时，所述第一中性距离被确定，
其中D1-2是所述第一超声传感器和所述拖车的所述前端表面之间的第一成角度距离，其中当所述拖车相对于所述车辆成角度时，所述第一成角度距离被确定，并且
其中Dis1是第一偏移距离，并且其中所述第一偏移距离是在所述第一超声传感器的中心和所述车辆的中心之间。
18.根据权利要求11所述的方法，其中在垂直于所述车辆和所述拖车之间的轴线的平面中，所述一个或多个超声传感器呈二维模式。
19.一种非暂态计算机可读介质，其存储用于确定拖车和车辆之间的拖车角度的可执行指令，所述可执行指令在由至少一个处理器执行时至少执行以下步骤：
从一个或多个超声传感器中的每个超声传感器接收每个超声传感器和所述拖车的、附接至所述车辆的前端表面之间的距离，并且其中所述距离垂直于所述车辆被定向；
确定一个或多个角度，每个角度对应于从所述一个或多个超声传感器接收到的距离，其中每个角度是在所述车辆和所述拖车之间，并且
基于第一超声传感器的位置和所述拖车的所述前端表面之间的一种或多种几何关系，来确定对应于所述第一超声传感器的第一角度。
20.根据权利要求19所述的非暂态计算机可读介质，其中所述第一角度是从以下各项确定的：当所述拖车与所述车辆成一条直线时的所述第一超声传感器和所述拖车的所述前端表面之间的第一中性距离，
当所述拖车相对于所述车辆成角度时的第一成角度距离，以及
所述第一超声传感器的中心和所述车辆的中心之间的第一偏移距离，
其中拖车角度是从所述一个或多个角度确定的。
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