CN116923251A - 为车辆提供拖车引导的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供了用于在倒车牵引拖车时提供引导的方法和系统。在一个实施例中，一种方法包括:在数据存储设备中存储与车辆和拖车相关联的参数；当牵引拖车的车辆被确定为正在倒车时，接收与车辆环境相关的图像数据；由处理器基于参数和转向角数据计算拖车的预期偏航率；由处理器基于预期挂接角度确定至少一个拖车引导的至少一个特征；以及由处理器基于图像数据和至少一个拖车引导的至少一个特征来生成显示数据。

Description

为车辆提供拖车引导的方法和系统

技术领域

本技术领域总体上涉及车辆，更具体地，涉及在倒车时为牵引拖车的车辆的驾驶员提供引导的方法和系统。

背景技术

自动、半自动和传统车辆可以被设计成适应各种负载的牵引或拖挂，包括但不限于：平板、封闭拖车、货斗、野营车、船，有时还有其他机动车辆。此外，多种不同的拖车挂接装置可用于拖车操作，例如鹅颈挂接装置、重量分配挂接装置、枢轴挂接装置、接收器挂接装置和第五轮挂接装置。拖车类型和挂接装置类型的每种配置呈现不同的车辆动态。

对于许多驾驶员来说，倒车并将拖车停在期望的位置是一项令人望而生畏的任务。例如，根据驾驶员的转向和油门输入了解拖车将向哪个方向倒车需要大量练习，尤其是在空间狭小的区域。此外，驾驶员视线经常被拖车阻挡，因此需要车辆外部的第二个人来获得视觉确认，并在倒车操作期间为驾驶员提供反馈。

因此，期望提供用于在倒车时向牵引拖车的车辆的驾驶员提供引导的方法和系统。此外，结合附图和本发明的背景技术，从本发明的后续详细描述和所附权利要求中，本发明的其他期望特征和特性将变得显而易见。

发明内容

提供了用于在倒车牵引拖车时提供引导的方法和系统。在一个实施例中，一种方法包括：在数据存储设备中存储与车辆和拖车相关联的参数；当牵引拖车的车辆被确定为正在倒车时，接收与车辆环境相关的图像数据；由处理器基于参数和转向角度数据计算拖车的预期偏航率；由处理器基于预期偏航率确定至少一个拖车引导的至少一个特征；以及由处理器基于图像数据和至少一个拖车引导的至少一个特征来生成显示数据。

在各种实施例中，参数包括拖车的有效长度、车辆的有效长度以及从挂接装置到车辆后轮轴的距离。

在各种实施例中，计算预期偏航率还基于车辆速度。

在各种实施例中，至少一个特征包括曲线或箭头的方向。

在各种实施例中，至少一个特征包括至少一个拖车引导的颜色、厚度和尺寸中的至少一个。

在各种实施例中，生成显示数据包括在图像数据上重叠至少一个拖车引导。

在各种实施例中，生成显示数据包括用至少一个特征重叠至少一个拖车引导。

在各种实施例中，该方法包括确定图像数据内的显示位置，并且重叠基于显示位置。

在各种实施例中，确定显示位置是基于预定位置的。

在各种实施例中，确定显示位置是基于图像数据内的识别内容。

在另一个实施例中，提供了一种用于在牵引拖车的车辆倒车时提供引导的系统。该系统包括：配置成存储与车辆和拖车相关的参数的计算机可读介质；以及车载计算机系统，该计算机系统被处理器配置为，当牵引拖车的车辆被确定为在倒车时：接收与车辆环境相关的图像数据；基于参数和转向角度数据计算拖车的预期偏航率；基于预期偏航率确定至少一个拖车引导的至少一个特征；并且基于图像数据和至少一个拖车引导的至少一个特征来生成显示数据。

在各种实施例中，参数包括拖车的有效长度、车辆的有效长度以及从挂接装置到车辆后轮轴的距离。

在各种实施例中，计算机系统进一步基于车辆速度计算预期偏航率。

在各种实施例中，至少一个特征包括曲线或箭头的方向。

在各种实施例中，至少一个特征包括拖车引导的颜色、厚度和尺寸中的至少一个。

在各种实施例中，计算机系统通过将至少一个拖车引导重叠在图像数据上来生成显示数据。

在各种实施例中，计算机系统通过用至少一个特征重叠至少一个拖车引导来生成显示数据。

在各种实施例中，计算机系统确定图像数据内的显示位置，并基于该显示位置进行重叠覆盖。

在各种实施例中，显示位置基于预定位置。

在各种实施例中，计算机系统基于图像数据内的识别内容来确定显示位置。

附图说明

下文将结合以下附图描述本公开，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是根据各种实施例的车辆的功能框图，该车辆包括用于在车辆牵引拖车时提供引导的引导系统；

图2是示出根据各种实施例的为了提供引导而由引导系统呈现的元素的界面；

图3是示出根据各种实施例的图1的车辆的引导系统的数据流图；

图4是根据各种实施例的车辆和拖车的俯视图，示出了引导系统使用的各种参数；和

图5是根据示例性实施例的由图1和图2的车辆的引导系统执行的用于提供引导的过程的流程图。

具体实施方式

下面的详细描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制应用和使用。此外，没有意图被在前面的技术领域、背景、简要概述或下面的详细描述中提出的任何明示或暗示的理论所束缚。如这里所使用的，术语模块指的是任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器设备，单独地或以任何组合的形式，包括但不限于：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适的部件。

本文可以根据功能和/或逻辑块组件以及各种处理步骤来描述本公开的实施例。应当理解，这种块组件可以由被配置成执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件来实现。例如，本公开的实施例可以采用各种集成电路组件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，它们可以在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能。此外，本领域技术人员将理解，本公开的实施例可以结合任何数量的系统来实践，并且本文描述的系统仅仅是本公开的示例性实施例。

为了简洁起见，与信号处理、数据传输、信令、控制和系统的其他功能方面(以及系统的各个操作组件)相关的传统技术在此可能不详细描述。此外，本文包含的各个图中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例功能关系和/或物理耦合。应当注意，在本公开的实施例中可以存在许多替代的或附加的功能关系或物理连接。

参考图1，根据各种实施例，总体以100示出的引导系统与车辆10和拖车12相关联。可以理解，拖车12可以是具有一个或多个车轮的任何类型的可牵引应用，并且不限于任何一个实施例。车辆10被配置成通过连接装置11耦合和连接到拖车12，并且被配置成牵引拖车12。在各种实施例中，连接装置11包括一个挂接装置。在各种其他实施例中，连接装置11包括一个或多个其他类型的系统，例如用于第五轮拖车的鹅颈管等。在各种实施例中，连接装置11还包括线束，该线束被配置成向拖车12和从拖车12的部件传送电力和/或通信信号。如下文更详细描述的，引导系统100包括计算机系统，该计算机系统被配置成通过在由感测车辆10的环境的后部摄像机产生的图像上动态显示拖车指引来辅助车辆10的驾驶员倒车拖车12。

在各种实施例中，车辆10包括汽车。车辆10可以是多种不同类型的汽车中的任何一种，例如轿车、货车、卡车或运动型多用途车(SUV)，并且在某些实施例中可以是两轮驱动(2WD)(即后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)，和/或各种其他类型的车辆。在各种实施例中，车辆10还可以包括能够牵引的其他类型的移动平台，并且不限于汽车。

如图1所示，示例性车辆10通常包括底盘13、车身14、前轮16和后轮18。车身14布置在底盘13上，并且基本上包围车辆10的部件。主体14和底盘13可以共同形成框架。车轮16-18各自在车身14的相应拐角附近可旋转地连接到底盘13上。

车辆10通常包括推进系统20、传动系统22、转向系统24、制动系统26、传感器系统28、致动器系统30、至少一个数据存储装置32、至少一个控制器34和显示系统35。在各种实施例中，推进系统20可包括内燃机、电机如牵引电机和/或燃料电池推进系统。传动系统22被配置成根据可选择的速度比将动力从推进系统20传递到车轮16-18。根据各种实施例，变速器系统22可包括有级自动变速器、无级变速器或其他合适的变速器。制动系统26被配置为向车轮16-18提供制动扭矩。在各种实施例中，制动系统26可包括摩擦制动器、线制动、再生制动系统如电机和/或其他合适的制动系统。转向系统24影响车轮16-18的位置。尽管出于说明的目的被描绘为包括方向盘，但是在本发明范围内预期的一些实施例中，转向系统24可以不包括方向盘。

传感器系统28包括一个或多个感测装置40a-40n，其感测车辆和/或车辆本身的外部环境和/或内部环境的可观察条件。感测装置40a-40n可以包括但不限于雷达、激光雷达、全球定位系统、光学相机、热感相机、超声波传感器、惯性测量单元、压力传感器、位置传感器、速度传感器和/或其他传感器。在各种实施例中，传感器系统28包括照相机40a，照相机40a被配置成感测车辆10的后部或后部附近的环境，并基于此产生图像数据。

致动器系统30包括一个或多个致动器装置42a-42n，其控制一个或多个车辆特征，例如但不限于推进系统20、传动系统22、转向系统24和制动系统26。在各种实施例中，车辆特征可以进一步包括内部和/或外部车辆特征，例如但不限于门、行李箱和车厢特征，例如空气、音乐、照明等(未编号)。

数据存储装置32存储用于控制车辆10的数据。在各种实施例中，数据存储装置32存储用于控制车辆的定义值。可以理解，数据存储装置32可以是控制器34的一部分，与控制器34分离，或者是控制器34的一部分和独立系统的一部分。

控制器34包括至少一个处理器44、通信总线45、计算机可读存储设备或介质46。处理器44可以是任何定制的或市场上可买到的处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、与控制器34相关联的几个处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片组的形式)、宏处理器、它们的任何组合，或者通常是用于执行指令的任何设备。计算机可读存储设备或介质46可以包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储。KAM是永久性或非易失性存储器，当处理器44断电时，其可用于存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质46可使用多种已知存储装置中的任何一种来实现，例如PROMs(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROMs(电可擦除PROM)、闪存或任何其他能够存储数据的电、磁、光或组合存储装置，其中一些表示控制器34在控制车辆10时使用的可执行指令。总线45用于在车辆和/或拖车的各个部件之间传输程序、数据、状态和其他信息或信号。总线45可以是连接计算机系统和组件的任何合适的物理或逻辑装置。这包括但不限于直接硬线连接、光纤、红外线和无线总线技术。

指令可以包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。当由处理器44执行时，指令接收并处理来自传感器系统28的信号，执行用于自动控制车辆10的部件的逻辑、计算、方法和/或算法，并产生控制信号给致动器系统30，以基于逻辑、计算、方法和/或算法自动控制车辆10的部件。尽管在图1中仅示出了一个控制器34，但是车辆10的实施例可以包括任何数量的控制器34，这些控制器通过任何合适的通信介质或通信介质的组合进行通信，并且协作以处理传感器信号，执行逻辑、计算、方法和/或算法，并且产生控制信号以自动控制车辆10的特征。

在各种实施例中，控制器34的一个或多个指令包含在引导系统100中，并且当由处理器44执行时，从传感器系统28接收数据并处理该数据，以便生成显示数据供显示系统35显示。在各种实施例中，如图2所示，显示数据200包括来自摄像机40a的图像数据202以及呈现为重叠在图像数据202上的动态确定的拖车引导204、206、208、210。拖车引导204、206包括标记，诸如具有诸如颜色、厚度、外观等特征的直线和/或曲线，这些图示出拖车12正在行进的路径。拖车引导208、210包括诸如弯曲箭头的标记，该标记具有诸如颜色、厚度、外观、显示速率等特征，其示出在给定转向输入和车速的情况下拖车12将遵循的挂接角度和方向的预期变化。拖车引导208、210的特征(颜色、厚度、外观等)被动态调整(例如，颜色变化、线条粗细变化、更快的显示速率等)以进一步示出拖车12的预期变化率和方向。

可以理解的是，控制器34和图像数据202可以不同于图1和2所示的实施例。例如，控制器34可以连接到或者可以利用一个或多个远程计算机系统和/或其他控制系统，例如作为一个或多个上述车辆装置和系统的一部分。将会理解，尽管在全功能计算机系统的环境中描述了该示例性实施例，但是本领域技术人员将会认识到，本公开的机制能够作为程序产品来分发，其中一种或多种类型的非暂时性计算机可读信号承载介质用于存储程序及其指令并执行其分发，例如承载程序并包含存储在其中的用于使计算机处理器(例如处理器44)执行和执行程序的计算机指令的非暂时性计算机可读介质。这种程序产品可以采取多种形式，并且无论用于执行分发的计算机可读信号承载介质的具体类型如何，本公开都同样适用。信号承载介质的例子包括可记录介质，例如软盘、硬盘、存储卡和光盘，以及传输介质，例如数字和模拟通信链路。应当理解，在某些实施例中也可以利用基于云的存储和/或其他技术。将类似地意识到，控制器34的计算机系统也可以在其他方面不同于图1中描绘的实施例，例如，控制器34的计算机系统可以耦合到或者可以以其他方式利用一个或多个远程计算机系统和/或其他控制系统。

参考图3并继续参考图1和图2，数据流程图示出了根据各种实施例的图1的引导系统100的部件。可以理解的是，根据本公开的引导系统100的各种实施例可以包括嵌入控制器34内的任意数量的模块，这些模块可以被组合和/或进一步分割，以类似地实现本文所述的系统和方法。此外，引导系统100的输入可以从传感器系统28接收，从与车辆10相关联的其他控制模块(未示出)接收，和/或由图1的控制器34内的其他子模块(未示出)确定/建模。此外，输入还可能经受预处理，例如子采样、降噪、归一化、特征提取、丢失数据减少等。在各种实施例中，引导系统100包括参数数据存储器302、偏航率确定模块304、引导确定模块306和显示模块308。

在各种实施例中，参数数据存储器302存储与车辆10和/或拖车12相关联的参数数据310。例如，如图4的俯视图所示，参数数据存储器302存储参数数据310，包括拖车12lt的有效长度402、车辆10ln的有效长度404以及从挂接装置11到车辆10d的后轮轴的距离406。参数数据存储器302还存储最大数据320，包括用于倒车拖车12的最大挂接角度。可以理解，参数402、404、406和最大数据320可以基于用户输入(例如，与配置界面交互的用户)、基于来自拖车12的输入(例如，当拖车12通信地耦合到车辆10时传送的数据)、和/或基于存储定义值的其他手段来定义并存储在参数数据存储器302中。

返回参考图3，在各种实施例中，偏航率确定模块304接收作为输入的车辆数据，包括转向角数据312、车辆速度数据314和挂接角数据316，以及参数数据310。基于输入，偏航率确定模块304计算拖车12的预期偏航率方向。偏航率确定模块304基于计算的预期偏航率方向产生偏航率数据318。

例如，如图4所示，偏航率确定模块304基于以下关系确定预期偏航率：以及

其中，代表挂接角度的预期变化，θ代表挂接角度408，δ代表车轮角410，并V_C代表车辆10的速度(即，假设其恒定且反向)。

返回参考图3，在各种实施例中，引导确定模块306接收偏航率数据318和最大挂接角数据320作为输入。引导确定模块306确定要显示的拖车引民208、210的特征，并基于此生成引导数据322。例如，引导确定模块306基于挂接角度的预期变化值来确定拖车引导208、210的箭头方向或曲率。在另一示例中，引导确定模块306基于以下关系确定拖车引导208、210的尺寸或厚度：

其中代表最大挂接角度。

在各种实施例中，当方向的预期变化的值接近零时，引导确定模块306确定尺寸和方向为零。可以理解的是，由于实施例不限于本示例，所以可以基于计算出的挂接角度的预期变化来动态调整其他特征，以帮助引导车辆10的驾驶员。

在各种实施例中，显示模块308接收图像数据324和引导数据322作为输入。显示模块308生成显示数据326，显示数据326包括覆盖在图像数据324上的引导数据322，例如如图2所示。在各种实施例中，可以基于图像数据的内容来预定义和/或确定引导数据322的覆盖位置(例如，从而使得引导不妨碍任何特定对象的视图)。

现在参考图5并继续参考图1-4，根据示例性实施例，提供了由引导系统100执行的为牵引拖车12的车辆10提供引导的方法500的流程图。根据本公开可以理解，方法500内的操作顺序不限于如图5所示的顺序执行，而是可以按照适用的和根据本公开的一个或多个不同的顺序来执行。在各种实施例中，方法500可以基于一个或多个预定事件被安排运行，和/或可以在车辆10运行期间连续运行。

可以理解，当车辆10没有牵引拖车12时或者当拖车12第一次连接到车辆10时，各种参数被预先存储在参数数据存储器302中。

在一个示例中，方法500可以开始于502。在504，接收车辆数据，包括车辆速度数据、转向角度数据和挂接角度数据。如果在506处车辆10正在倒车，则基于接收到的数据，例如使用上述在508处讨论的关系，确定预期偏航率。在510，确定引导数据包括引导箭头的尺寸和方向。然后，在512，引导数据覆盖在图像数据上，并且在514图像数据用于以有意义的方式向用户显示引导箭头。此后，当车辆10反向运行时，方法500继续。一旦车辆被置于停车档或其他档位，方法500可在516结束。

虽然在前面的详细描述中已经介绍了至少一个示例性实施例，但是应该理解，存在大量的变化。还应当理解，一个或多个示例性实施例仅仅是示例，并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供实施一个或多个示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离所附权利要求及其法律等同物所阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (10)

1.一种用于在倒车牵引拖车时提供引导的方法，包括:

在数据存储装置中存储与车辆和拖车相关联的参数；

当牵引拖车的车辆被确定正在倒车时，

接收与车辆环境相关联的图像数据；

由处理器基于参数和转向角度数据计算拖车的预期偏航率；

由处理器基于预期偏航率确定至少一个拖车引导的至少一个特征；和

由所述处理器基于所述图像数据和所述至少一个拖车引导的所述至少一个特征来生成显示数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数包括拖车的有效长度、车辆的有效长度和从挂接装置到车辆后轮轴的距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，计算预期偏航率还基于车辆速度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个特征包括箭头或曲线的方向。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个特征包括所述至少一个拖车引导的颜色、厚度和尺寸中的至少一个。

6.如权利要求1所述的方法，其中，生成显示数据包括将至少一个拖车引导重叠在图像数据上。

7.如权利要求6所述的方法，其中，生成显示数据包括用至少一个特征重叠至少一个拖车引导。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括确定图像数据内的显示位置，并且其中所述重叠基于所述显示位置。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定显示位置是基于图像数据内的预定位置和识别内容中的至少一个。

10.一种用于在牵引拖车的车辆倒车时提供引导的系统，包括:

被配置为存储与车辆和拖车相关联的参数的计算机可读介质；和

车载计算机系统，其被处理器配置为当牵引拖车的车辆被确定为倒车时:

接收与车辆环境相关联的图像数据；

基于参数和转向角度数据计算拖车的预期偏航率；

基于预期偏航率确定至少一个拖车引导的至少一个特征；和

基于图像数据和至少一个拖车引导的至少一个特征生成显示数据。