CN117508329A - 用于拖挂体转向辅助的方法及系统 - Google Patents

Abstract

提供了用于交通工具的系统及方法以用于拖挂体转向辅助。该系统包括：计算机系统，其载在交通工具上并且被配置为由处理器：随着交通工具和交通工具拖挂体在后退方向上移动，监测交通工具的前转向角和交通工具的挂接角；在挂接角小于预定挂接角的同时，基于前转向角和挂接角，随着交通工具和拖挂体在后退方向上移动，动态地调整交通工具的后转向角，以将后转向角匹配至前转向角；以及基于前转向角和挂接角，随着交通工具和拖挂体在后退方向上移动，动态地调整交通工具的后转向角，以保持挂接角处于预定挂接角。

Description

用于拖挂体转向辅助的方法及系统

技术领域

技术领域总体上涉及交通工具拖挂体，并且更具体地涉及用于在用交通工具牵引拖挂体时，尤其是在后退方向上操纵拖挂体时的自动且动态的转向辅助的方法及系统。

背景技术

被配置为牵引能够拖运负载的拖挂体的交通工具通常装配有连接设备，该连接设备可以包括例如挂钩。当用包括这种类型的至拖挂体的连接的交通工具牵引拖挂体时，在后退方向上操纵拖挂体可能特别困难，尤其是对于没有经验的操作者而言。具体而言，后退地操纵拖挂体可能需要由操作者进行反向转向，这相对于交通工具的正常操作可能并不直观。

因此，期望的是提供能够促进(尤其是在后退方向上)容易操纵拖挂体的方法或系统。此外，结合附图和前述技术领域和背景技术，根据随后的详细描述和所附的权利要求，本发明的其他期望特征和特性将变得显而易见。

发明内容

提供了用于拖挂体转向辅助的方法、系统及包括该系统的交通工具。

在一个实施例中，提供了一种用于操作交通工具的方法，该交通工具具有可枢转地联接到该交通工具的拖挂体以牵引拖挂体。该方法包括：操作交通工具以使交通工具和拖挂体在相对于其的后退方向上移动；通过使交通工具的前轮在相对于交通工具的中心纵向轴线的方向上转弯以限定非零的前转向角，来使用转向输入装置使交通工具转弯，前转向角限定在与交通工具的前轮的旋转轴线共面且垂直的第一几何线与交通工具的中心纵向轴线之间；随着交通工具和拖挂体在后退方向上移动，由载在交通工具上的处理器监测交通工具的前转向角和交通工具的挂接角，挂接角限定在交通工具的中心纵向轴线和拖挂体的中心纵向轴线之间；在挂接角小于预定挂接角的同时，由处理器基于前转向角和挂接角，动态地调整交通工具的后转向角，以将后转向角匹配至前转向角，后转向角限定在与交通工具的后轮的旋转轴线共面且垂直的第二几何线与交通工具的中心纵向轴线之间，其中将后转向角匹配至前转向角包括使后轮相对于交通工具的中心纵向轴线与前轮以相同方向转弯；继续操作交通工具，以使交通工具和拖挂体在后退方向上移动，直到挂接角等于预定挂接角；以及由处理器基于前转向角和挂接角，动态地调整交通工具的后转向角，以通过使后轮相对于交通工具的中心纵向轴线在与前轮的方向相反的方向上转弯，来保持挂接角处于预定挂接角。

在实施例中，该方法包括由处理器在动态地调整后转向角的同时，计算交通工具和拖挂体之间的控制器增益。

在实施例中，根据以下执行动态地调整后转向角：

δ_r＝K₁δ_f+K₂θ

其中，δ_r是期望的后转向角，δ_f是前转向角，K₁是基于与交通工具的前轮和拖挂体相关联的第一控制器增益的第一常数，K₂是基于与交通工具的后轮和拖挂体相关联的第二控制器增益的第二常数，并且θ是挂接角，其中调整后转向角包括将后转向角调整到期望的后转向角。

在实施例中，根据以下执行动态地调整后转向角：

δ_r＝K₁δ_f+K₂θ

其中，δ_r是期望的后转向角，δ_f是前转向角，K₁是交通工具的速度和与交通工具的前轮相关联的拖挂体和交通工具的尺寸的函数，K₂是交通工具的速度和与交通工具的后轮相关联的拖挂体和交通工具的尺寸的函数，并且θ是挂接角，其中调整后转向角包括将后转向角调整到期望的后转向角。

在实施例中，该方法包括：由处理器接收包括联接到交通工具的拖挂体的尺寸的拖挂体数据，以及基于拖挂体数据确定交通工具和拖挂体之间的控制器增益。

在实施例中，该方法包括由处理器检测交通工具在后退方向上移动以及拖挂体联接到交通工具，其中响应于检测到交通工具在拖挂体联接到交通工具的情况下在后退方向上移动，自动地执行动态地调整后转向角。

在实施例中，该方法包括：在挂接角不为零的同时，调整转向输入装置，使得前转向角等于零；操作交通工具，以使交通工具和拖挂体在后退方向上移动；以及由处理器基于前转向角和挂接角，动态地调整交通工具的后转向角，以将后转向角匹配至挂接角，其中调整后转向角以将后转向角匹配至挂接角包括使后轮在与拖挂体的中心纵向轴线相对于交通工具的中心纵向轴线的偏移相同的方向上转弯。

在实施例中，该方法包括：在挂接角等于零的同时，调整转向输入装置，使得前转向角等于零；操作交通工具，以使交通工具和拖挂体在后退方向上移动；以及由处理器基于前转向角和挂接角，动态地调整交通工具的后转向角，以将后转向角匹配至挂接角，其中调整后转向角以将后转向角匹配至挂接角包括使后轮在与拖挂体的中心纵向轴线相对于交通工具的中心纵向轴线的偏移相同的方向上转弯。

在实施例中，由处理器基于前转向角和挂接角，动态地调整交通工具的后转向角以保持挂接角处于预定挂接角包括：根据以下调整后转向角：

在另一实施例中，提供了一种用于操作交通工具的系统，该交通工具具有可枢转地联接到该交通工具的拖挂体以牵引拖挂体。该系统包括：计算机系统，其载在交通工具上并且被配置为由处理器：随着交通工具和拖挂体在后退方向上移动，监测交通工具的前转向角和交通工具的挂接角，前转向角限定在与交通工具的前轮的旋转轴线共面且垂直的第一几何线与交通工具的中心纵向轴线之间，挂接角限定在交通工具的中心纵向轴线和拖挂体的中心纵向轴线之间；在挂接角小于预定挂接角的同时，基于前转向角和挂接角，随着交通工具和拖挂体在后退方向上移动，动态地调整交通工具的后转向角，以将后转向角匹配至前转向角，后转向角限定在与交通工具的后轮的旋转轴线共面且垂直的第二几何线与交通工具的中心纵向轴线之间，其中将后转向角匹配至前转向角包括使后轮相对于交通工具的中心纵向轴线与前轮以相同方向转弯；以及基于前转向角和挂接角，随着交通工具和拖挂体在后退方向上移动，动态地调整交通工具的后转向角，以通过使后轮相对于交通工具的中心纵向轴线在与前轮的方向相反的方向上转弯，来保持挂接角处于预定挂接角。

在实施例中，计算机系统被配置为由处理器在动态地调整后转向角的同时，计算交通工具和拖挂体之间的控制器增益。

在实施例中，控制器被配置为根据以下动态地调整后转向角：

δ_r＝K₁δ_f+K₂θ

其中，δ_r是期望的后转向角，δ_f是前转向角，K₁是基于与交通工具的前轮和拖挂体相关联的第一控制器增益的第一常数，K₂是基于与交通工具的后轮和拖挂体相关联的第二控制器增益的第二常数，并且θ是挂接角，其中控制器被配置为将后转向角调整到期望的后转向角。

在实施例中，控制器被配置为根据以下动态地调整后转向角：

δ_r＝K₁δ_f+K₂θ

其中，δ_r是期望的后转向角，δ_f是前转向角，K₁是交通工具的速度和与交通工具的前轮和拖挂体相关联的拖挂体和交通工具的尺寸的函数，K₂是交通工具的速度和与交通工具的后轮相关联的拖挂体和交通工具的尺寸的函数，并且θ是挂接角，其中控制器被配置为将后转向角调整到期望的后转向角。

在实施例中，该系统包括载在交通工具上的非暂时性计算机可读介质，该介质被配置为存储拖挂体数据，该拖挂体数据包括与联接到交通工具的拖挂体相关联的参数，其中计算机系统被配置为由处理器：接收拖挂体数据，拖挂体数据包括联接到交通工具的拖挂体的尺寸，并基于拖挂体数据确定交通工具和拖挂体之间的控制器增益。

在实施例中，计算机系统被配置为由处理器检测交通工具在后退方向上移动以及拖挂体联接到交通工具，其中控制器被配置为响应于检测到交通工具在拖挂体联接到交通工具的情况下在后退方向上移动，自动地动态地调整后转向角。

在实施例中，计算机系统被配置为由处理器：响应于交通工具和拖挂体在后退方向上移动，前转向角等于零，并且挂接角不为零，基于前转向角和挂接角，动态地调整交通工具的后转向角，以将后转向角匹配至挂接角，其中控制器被配置为在将后转向角匹配至挂接角时，使后轮在与拖挂体的中心纵向轴线相对于交通工具的中心纵向轴线的偏移相同的方向上转弯。

在实施例中，计算机系统被配置为由处理器：响应于交通工具和拖挂体在后退方向上移动，前转向角等于零，并且挂接角等于零，基于前转向角和挂接角，动态地调整交通工具的后转向角，以将后转向角匹配至挂接角，其中控制器被配置为在将后转向角匹配至挂接角时，使后轮在与拖挂体的中心纵向轴线相对于交通工具的中心纵向轴线的偏移相同的方向上转弯。

在实施例中，控制器被配置为由处理器基于前转向角和挂接角，动态地调整交通工具的后转向角以保持挂接角处于预定挂接角包括：根据以下调整后转向角：

在又一实施例中，提供了一种交通工具，其包括可枢转地联接到交通工具的拖挂体以牵引拖挂体、载在交通工具上的计算机系统并且被配置为由处理器：随着交通工具和拖挂体在后退方向上移动，监测交通工具的前转向角和交通工具的挂接角，前转向角限定在与交通工具的前轮的旋转轴线共面且垂直的第一几何线与交通工具的中心纵向轴线之间，挂接角限定在交通工具的中心纵向轴线和拖挂体的中心纵向轴线之间；在挂接角小于预定挂接角的同时，基于前转向角和挂接角，随着交通工具和拖挂体在后退方向上移动，动态地调整交通工具的后转向角，以将后转向角匹配至前转向角，后转向角限定在与交通工具的后轮的旋转轴线共面且垂直的第二几何线与交通工具的中心纵向轴线之间，其中将后转向角匹配至前转向角包括使后轮相对于交通工具的中心纵向轴线与前轮以相同方向转弯；以及基于前转向角和挂接角，随着交通工具和拖挂体在后退方向上移动，动态地调整交通工具的后转向角，以通过使后轮相对于交通工具的中心纵向轴线在与前轮的方向相反的方向上转弯，来保持挂接角处于预定挂接角。

在实施例中，交通工具的计算机系统被配置为由处理器：响应于交通工具和拖挂体在后退方向上移动，前转向角等于零，并且挂接角不为零，基于前转向角和挂接角，动态地调整交通工具的后转向角，以将后转向角匹配至挂接角，其中控制器被配置为在将后转向角匹配至挂接角时，使后轮在与拖挂体的中心纵向轴线相对于交通工具的中心纵向轴线的偏移相同的方向上转弯；响应于交通工具和拖挂体在后退方向上移动，前转向角等于零，并且挂接角等于零，基于前转向角和挂接角，动态地调整交通工具的后转向角，以将后转向角匹配至挂接角，其中控制器被配置为在将后转向角匹配至挂接角时，使后轮在与拖挂体的中心纵向轴线相对于交通工具的中心纵向轴线的偏移相同的方向上转弯。

附图说明

下面将结合附图描述示例性实施例，其中相同的附图标记指代相似的元件，并且其中：

图1是根据各种实施例的包括拖挂体转向辅助系统的交通工具的功能框图；

图2是根据各种实施例的例示了交通工具及联接至其的拖挂体的各个方面的图1的交通工具的俯视图；

图3是例示了根据各种实施例的图1至图2的交通工具的拖挂体转向辅助系统的元件的数据流图；

图4是根据示例性实施例的由图1和图2的交通工具的拖挂体转向辅助系统执行的用于操纵拖挂体的过程的流程图；

图5是在没有拖挂体转向辅助系统的情况下操纵联接至交通工具的拖挂体的图1至图2的交通工具的俯视图；以及

图6是利用拖挂体转向辅助系统操纵联接至交通工具的拖挂体的图1至图2的交通工具的俯视图。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅是示例性的，并非旨在限制应用和使用。此外，无意受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中提出的任何明示或暗示的理论的约束。如本文所使用的，术语模块单独地或以任何组合指代任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，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、专用的或组)及存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他合适的部件。

在本文中可以按照功能和/或逻辑块部件和各种处理步骤来描述本公开的实施例。应当理解，这样的块部件可以由被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本公开的实施例可以采用在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下可以执行各种功能的各种集成电路部件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等。另外，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，在本文中可能不详细描述与信号处理、数据传输、信令、控制和系统(以及系统的各个操作部件)的其他功能方面相关的传统技术。此外，本文所包含的各种图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例功能关系和/或物理联接。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。

参照图1，根据各种实施例，总体上以100示出的拖挂体转向辅助系统与交通工具10相关联。在某些实施例中，交通工具10可以是许多不同类型的汽车中的任何一种，诸如，例如轿车、货车、卡车或运动型多功能车(SUV)，并且可以是两轮驱动(2WD)(即，后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)，和/或各种其他类型的交通工具。在某些实施例中，交通工具10还可以包括其他类型的移动平台，并且不限于汽车。

在各种实施例中，交通工具10可以与能够拖运负载的拖挂体12相关联。如可以理解的，拖挂体12可以是具有一个或多个轮子的任何类型的可牵引应用，并且不限于任何一个实施例。交通工具10被配置为经由连接设备11联接到并连接到拖挂体12，并且被配置为牵引拖挂体12。在各种实施例中，连接设备11包括挂钩。在各种其他实施例中，连接设备11包括一种或多种其他类型的系统，诸如用于备用轮拖挂体的鹅颈管等。在各种实施例中，连接设备11还包括线束，该线束被配置为向和从拖挂体12的部件传送电力和/或通信信号。

如图1所绘出，示例性交通工具10通常包括底盘13、主体14、前轮16和后轮18。主体14布置在底盘13上并且基本上包围交通工具10的部件。主体14和底盘13可以共同形成框架。轮子16-18各自在主体14的相应角部附近可旋转地联接到底盘13。

交通工具10还包括推进系统20、传动系统22、转向系统24、传感器系统28、致动器系统30、至少一个数据存储装置32和至少一个控制器34。在各种实施例中，推进系统20可以包括内燃机、诸如牵引马达之类的电机、和/或燃料电池推进系统。传动系统22被配置为根据可选择的速度比将动力从推进系统20传递到轮子16-18。根据各种实施例，传动系统22可以包括级比自动变速器、无级变速器或其他合适的变速器。转向系统24影响前轮16的位置。尽管出于示例目的被绘出为包括方向盘，但在本公开的范围内所设想的一些实施例中，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，其感测交通工具10的外部和/或内部环境和/或交通工具10本身的可观察状况。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、光学摄像头、热摄像头、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。

致动器系统30包括一个或多个致动器装置42a-42n，其控制一个或多个交通工具特征，诸如但不限于，推进系统20、传动系统22和转向系统24。在各种实施例中，交通工具特征还可以包括内部和/或外部交通工具特征，诸如但不限于，门、后备箱、反射镜和轿厢特征，诸如空气、音乐、照明等(未编号)。在各种实施例中，交通工具特征包括独立于前轮16的位置影响后轮18的位置的后轮转向系统。后轮转向系统可以由致动器系统30控制或者是致动器系统30的部件。

数据存储装置32存储用于控制交通工具10的数据。在各种实施例中，数据存储装置32存储用于控制交通工具10的定义值和/或用于拖挂体12的定义值。如可以理解的，数据存储设备32可以是控制器34的一部分、与控制器34分开、或者是控制器34的一部分和单独系统的一部分。

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售的处理器、中央处理器(CPU)、图形处理单元(GPU)、与控制器34相关联的若干处理器当中的辅助处理器、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、或通常用于执行指令的任何装置。例如，计算机可读存储装置或介质46可以包括只读存储器(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器。KAM是可以用于在处理器44断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质46可以使用诸如以下的许多已知存储器装置中的任何一种来实现：PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存、或能够存储数据(其中一些数据表示控制器34在控制交通工具10时使用的可执行指令)的任何其他电、磁、光或组合存储器装置。总线45用于在交通工具10和/或拖挂体12的各种部件之间传输程序、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部件的任何合适的物理或逻辑装置。这包括但不限于直接硬连线连接、光纤、红外和无线总线技术。

指令可以包括一个或多个单独程序，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执行指令时，指令接收并处理来自传感器系统28的信号，执行用于自动控制交通工具10的部件的逻辑、计算、方法和/或算法，以及生成给致动器系统30的控制信号以基于逻辑、计算、方法和/或算法自动地控制交通工具10的部件。尽管图1中仅示出了一个控制器34，但是交通工具10的实施例可以包括任何数量的控制器34，该任何数量的控制器34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，并生成自动地控制交通工具10的特征的控制信号。

在各种实施例中，控制器34的一个或多个指令包含在拖挂体转向辅助系统100中，并且当由处理器44执行时，接收来自传感器系统28的数据并处理数据以生成用于控制后轮18的位置的控制数据。控制该位置以便在交通工具10与联接至其的拖挂体12后退移动时动态地为交通工具10的操作者提供辅助。

如可以理解的，控制器34可以以其它方式不同于图1中绘出的实施例。例如，控制器34可以联接到或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，例如作为一个或多个上述交通工具装置和系统的一部分。应当理解，虽然在全功能计算机系统的上下文中描述该示例性实施例，但是本领域技术人员将认识到，本公开的机制能够作为程序产品分发，并且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实施其分发，诸如承载程序并且包含其内所存储的计算机指令的非暂时性计算机可读介质用于使计算机处理器(诸如，处理器44)执行和实施程序。这样的程序产品可以采用多种形式，并且无论用于实施分发的计算机可读信号承载介质的特定类型如何，本公开同样适用。信号承载介质的示例包括：可记录介质，诸如软盘、硬盘驱动器、存储卡和光盘；以及传输介质，诸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。类似地应当理解，控制器34的计算机系统也可以以其他方式不同于图1中所绘出的实施例，例如控制器34的计算机系统可以联接到或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。

参照图2，交通工具10和拖挂体12是从俯视图呈现的，例示了本文使用的其各个方面以描述本发明的各种实施例。具体而言，图2呈现交通工具10的中心纵向轴线50、拖挂体12的中心纵向轴线52、前转向角60、后转向角62和挂接角64。如本文所使用的，前转向角60是如在与前轮16的中心旋转轴线共面并垂直的第一几何线54与交通工具10的中心纵向轴线50或与其平行的线之间测量到的第一角度。后转向角62是如在与交通工具10的后轮18的中心旋转轴线共面并垂直的第二几何线56与交通工具10的中心纵向轴线50或与其平行的线之间测量到的第二角度。挂接角64是如在交通工具10的中心纵向轴线50和拖挂体12的中心纵向轴线52之间测量到的第三角度。

参照图3并继续参照图1至图2，数据流图例示了根据各种实施例的图1的拖挂体转向辅助系统100的元件。如可以理解的，根据本公开的拖挂体转向辅助系统100的各种实施例可以包括嵌入在控制器34内的任意数量的模块，这些模块可以组合和/或进一步划分，以类似地实现本文描述的系统和方法。此外，至拖挂体转向辅助系统100的输入可以从传感器系统28接收，从与交通工具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，输入还可能经过预处理，诸如子采样、降噪、归一化、特征提取、缺失数据减少等。在各种实施例中，拖挂体转向辅助系统100包括拖挂体数据数据库202、后转向角模块204、后轮控制模块206和控制器增益模块208。

在各种实施例中，拖挂体数据数据库202存储包括关于拖挂体12的信息的拖挂体数据218，诸如但不限于，尺寸、形状、重量、轮子配置和其他参数。在一些实施例中，拖挂体数据218包括与对应于交通工具10和拖挂体12、或者一个或多个通用拖挂体的增益有关的信息。在一些实施例中，拖挂体数据218可以包括拖挂体简档。在一些实施例中，操作者可以输入与拖挂体12有关的信息以创建特定于拖挂体12的拖挂体简档，并将这种用户输入拖挂体简档保存到拖挂体数据数据库202作为拖挂体数据218。

在各种实施例中，控制器增益模块208可以接收拖挂体数据218作为输入，并且从中确定与交通工具10和拖挂体12相关联的拖挂体增益。用于确定交通工具10和拖挂体12的控制器增益的各种方法在本领域中是公知的，因此这里将不详细讨论。控制器增益模块208可以生成增益数据222，增益数据222包括与基于拖挂体数据218确定的控制器增益有关的信息。

在各种实施例中，后转向角模块204持续地接收交通工具数据210、拖挂体数据218和可选的增益数据222作为输入。交通工具数据210包括指示交通工具10的状况的各种数据，诸如交通工具速度、包括但不限于前转向角60、后转向角62、挂接角64和/或经由方向盘的用户输入的交通工具特征位置。可以由传感器系统28的感测装置40a-40n(诸如但不限于，被配置成检测前轮16的位置和/或转向系统24的方向盘的位置的传感器)来检测前转向角60。在一些实施例中，挂接角64可以由传感器系统28的感测装置40a-40n(例如，超声感测装置、摄像头等)检测。在其他实施例中，可以使用由传感器系统28的一个或多个感测装置40a-40n生成的信息，来计算和/或估计挂接角64。Saini等人的美国专利申请公开第2022/0144028号中公开了用于估计挂接角64的方法的非限制性示例，该美国专利申请公开第2022/0144028号整体并入本文。

在交通工具10与联接至其的拖挂体12后退移动的同时，转向角模块204评估交通工具数据210和/或拖挂体数据218，以确定是否需要调整交通工具10的后轮18的后转向角62以向交通工具10的操作者提供辅助。例如，在交通工具10与联接至其的拖挂体12后退移动时，可能需要调整后转向角62，以便促进拖挂体12随着交通工具10后退移动而轻松转向。此状况可以由系统100基于交通工具数据210自动地检测和/或可以由操作者指示(例如，手动启动拖挂体模式)。

由系统100提供的转向辅助的非限制性示例可以包括但不限于，消除交通工具10的操作者的反向转向(counter steering)，随着交通工具10后退移动将挂接角64保持在恒定值，随着交通工具10后退移动并且随着交通工具10被操纵到交通工具10的纵向轴线50与拖挂体12的纵向轴线52对齐的位置而保持拖挂体12的恒定方向，在没有交通工具10的操作者对转向系统24的输入的情况下随着交通工具10后退移动提供交通工具10的纵向轴线50和拖挂体12的纵向轴线52的对齐，随着交通工具10后退移动保持交通工具10的纵向轴线50和拖挂体12的纵向轴线52的对齐，和/或在没有交通工具10的操作者对转向系统24的输入的情况下随着交通工具10后退移动保持交通工具10的纵向轴线50和拖挂体12的纵向轴线52的对齐。

当需要调整后转向角62时，后转向角模块204动态地确定对后转向角62的调整，并生成后转向角数据216，后转向角数据216包括关于对后轮18的后转向角62的调整的信息。在一些实施例中，后转向角模块204至少部分地使用下式1来确定对后转向角62的调整：

其中，δ_r是期望的后转向角62，δ_f是前转向角60，K₁是基于与交通工具10的前轮16和拖挂体12相关联的第一控制器增益的第一常数，K₂是基于与交通工具10的后轮18和拖挂体12相关联的第二控制器增益的第二常数，并且θ是挂接角64。常数K₁和K₂可以是适用于普通拖挂体的通用值，或者可以特定于联接到交通工具10的拖挂体12。在一些实施例中，可以由系统100提示操作者输入，例如，经由显示屏的图形用户界面(GUI)手动地输入拖挂体12的某些参数(例如，尺寸)，以创建特定于拖挂体12的用户输入拖挂体简档，或从拖挂体数据数据库202中所存储的预编程拖挂体简档列表中选择。在这样的实施例中，常数K₁和K₂可以设置于预编程拖挂体简档中，或者基于特定于拖挂体12的用户输入拖挂体简档来计算常数K₁和K₂。在一些实施例中，K₁和K₂不是仅为常数，而是交通工具10的速度和分别与前轮16和后轮18相关联的拖挂体12和交通工具10的尺寸的函数。

在各种实施例中，后轮控制模块206接收后转向角数据216作为输入。后轮控制模块268确定控制数据220，以控制后轮18的位置，以实现对由后转向角数据216指示的后转向角62的调整。例如，后轮控制模块206基于如由交通工具数据210指示的后轮18的当前位置，来确定控制数据220。后轮控制模块206生成控制数据220并且向致动器系统30传输控制数据220，使得实现后轮18的期望位置，从而能够对交通工具10的操作者进行转向辅助。控制数据220可以由致动器系统30以与本领域已知的后转向系统一致的方式来使用。

现在参照图4并且继续参照图1至图3，根据示例性实施例，流程图提供了如由拖挂体转向辅助系统100执行的、用于在交通工具10与联接至其的拖挂体12后退移动的同时向交通工具10的操作者提供转向辅助的方法300。如根据本公开可以理解的，方法300内的操作顺序不限于如图4中所示的顺序执行，而是可以在适用时并根据本公开以一个或多个不同的顺序来执行。在各种实施例中，方法300可以被调度为基于一个或多个预定事件运行，和/或可以在交通工具10操作期间持续运行。

在一个示例中，方法300可以开始于302。交通工具10的拖挂体模式在304启动，这表明交通工具10联接到拖挂体12。拖挂体模式可以由操作者手动地启动(例如，经由与视觉显示器上的图形用户界面交互)和/或由控制器34响应于接收到与这种指示有关的某些信息(例如，从传感器系统28接收到的信号或经由将交通工具10联接至拖挂体12的线束接收到的通信信号)而自动启动。拖挂体模式可以在拖挂体12联接到交通工具10的同时持续地激活，或者在交通工具10正在执行后退操纵之前立即激活并在交通工具10正在执行后退操作的同时持续地执行，在该后退操纵中交通工具10与联接至其拖挂体12在后退方向上移动。

在306接收交通工具数据210和拖挂体数据218。在306可以评估交通工具数据210和/或拖挂体数据218，以确定改变后转向角62是否是期望的，并且如果是，则在308确定对后转向角62的调整。一旦确定了对后转向角62的调整是期望的并且确定了对后转向角62的调整，方法300继续，在310通过生成控制数据220并向致动器系统30的后轮转向系统传输控制数据220来修改后轮18的位置。此后，方法300可以在312结束。

图5和图6分别提供了在具有和没有系统100的情况下执行的某些操纵之间的示例性比较。首先参照图5，例示了在没有系统100且没有后轮转向的情况下操作交通工具10的同时的各种操纵。在410，操作者逆时针旋转转向系统24的方向盘，并且前轮16基于此朝向交通工具10的驾驶员侧转弯。随着操作者驾驶交通工具10后退，交通工具10在与前轮16的前转向角60相对应的方向(用箭头表示)(即，如所示地当从上方观察时驾驶员侧方向)上移动。这例示了在没有拖挂体12的情况下执行的简单后退操纵。在拖挂体12联接到交通工具10的情况下执行图5的其余操纵。

在412，操作者顺时针旋转转向系统24的方向盘，并且前轮16基于此朝向交通工具10的乘客侧转弯。随着操作者驾驶交通工具10后退，交通工具10在与前轮16的前转向角60相对应的方向(即，乘客侧方向)上移动。然而，由于连接设备11，拖挂体12在增加挂接角64的同时在驾驶员侧方向上移动。一旦达到期望的挂接角64，操作者在414处逆时针旋转方向盘，以随着交通工具10和拖挂体12后退移动而保持挂接角64。

一旦已经达到拖挂体12的期望方向，操作者在416处逆时针旋转方向盘以减小挂接角64并最终使交通工具10的纵向轴线50与拖挂体12的纵向轴线52对齐。如果操作者期望继续在期望方向上后退移动，则必须保持交通工具10和拖挂体12对齐。然而，这通常很困难并且需要操作者在顺时针和/或逆时针方向上旋转方向盘以进行小的修正，通常导致交通工具10和拖挂体12沿着通常中心沿着期望方向的波浪形路径(用箭头表示)移动。

现在参照图6，例示了在使用系统100的同时相同类型的操纵。在510，操作者逆时针旋转转向系统24的方向盘(即，转向输入装置)，并且前轮16基于此朝向交通工具10的驾驶员侧转弯。随着操作者驾驶交通工具10后退，交通工具10在与前轮16的前转向角60相对应的方向(用箭头表示)(即，如所示地当从上方观察时驾驶员侧方向)上移动。这例示了在没有拖挂体12的情况下执行的简单后退操纵。在拖挂体12联接到交通工具10的情况下执行图6的其余操纵。

在512，操作者逆时针旋转转向系统24的方向盘，并且前轮16基于转向输入在相对于交通工具1的中心纵向轴线50的方向上(在本实例中，朝向交通工具10的驾驶员侧)转弯。随着操作者驾驶交通工具10后退，系统100通过在与前轮16相同的方向(即，朝向交通工具10的驾驶员侧)上使后轮18转弯，来使后轮18转弯以使后转向角62匹配至前转向角60。如此，交通工具10在与前轮16的前转向角60和后轮18的后转向角62相对应的侧向方向上移动，即，在乘客侧方向的侧向方向上移动。由于连接设备11，拖挂体12在增加挂接角64的同时在驾驶员侧方向上移动。在各种实施例中，系统100可以将后转向角62设置为等于或基本等于前转向角60(例如，如经由方向盘的用户输入所指示的)，即δ_r等于δ_f，相对于交通工具10的中心纵向轴线50，后轮18与前轮16在相同的方向上转弯。

如果达到预定的挂接角θ_d(在514)，则系统100自动调整后轮18的位置，使得随着交通工具10后退移动而保持挂接角64。也就是说，系统100将挂接角64限制为等于或小于预定挂接角θ_d的值。在各种实施例中，可以通过在与前轮16相对于交通工具10的中心纵向轴线50的方向相反的方向上使后轮18转弯，来保持预定挂接角θ_d。值得注意的是，来自操作者的转向输入在514没有改变，以实现此结果。在各种实施例中，预定挂接角θ_d可以与前转向角60成比例，如下式2所示：

θd＝Cδf

(2)

其中，C是预定的常数值。系统100可以通过根据下式3调整后转向角62来保持预定挂接角θ_d恒定：

其中，L是交通工具10的轴距，即，如在前轮16和后轮18的中心之间测量到的尺寸，而D是如沿着拖挂体12的中心纵向轴线52在连接设备11和拖挂体12的轴之间测量到的尺寸。式3的近似解表示为下式4：

一旦通过操作者已经达到拖挂体12的期望方向，操作者可以在516释放方向盘或顺时针旋转方向盘至其空位置(null position)(即，前转向角60等于零)，以减小挂接角64并最终使交通工具10的纵向轴线50与拖挂体12的纵向轴线52对齐(即，实现挂接角64等于零)。在该操纵期间，系统100继续监测并调整后轮18以提供平顺过渡。在一些实施例中，在前转向角60具有等于零的值，挂接角64具有非零(即，大于或小于零)的值，并且交通工具10正在后退方向上移动的同时，系统100基于交通工具数据210和拖挂体数据218动态地确定对后转向角62的第二调整。对后转向角62的第二调整被配置为在保持拖挂体12的运动方向的同时，将交通工具10过渡到其中交通工具10的纵向轴线50与拖挂体12的纵向轴线52对齐的位置。系统100可以生成控制数据220，以随着交通工具10在后退方向上移动，基于第二调整来控制交通工具10的后轮转向系统，以修改交通工具10的后轮18的后转向角62。在各种实施例中，后轮18可以在与拖挂体12的中心纵向轴线52相对于交通工具10的中心纵向轴线50的偏移相同的方向上转弯。在各种实施例中，系统100可以持续调整后转向角62以匹配或等于挂接角64。在各种实施例中，后轮18与拖挂体12的中心纵向轴线52对齐。

如果操作者期望在交通工具10和拖挂体12对齐后继续在期望方向上后退移动，则可以由系统100在518处通过进行通过在没有来自驾驶员的任何转向输入的情况下修改后轮18的位置从而进行允许拖挂体12在期望方向上以相对统一的路径移动所需的任何小修正，来保持交通工具10和拖挂体12的对齐。在一些实施例中，在前转向角60具有等于零的值，挂接角64具有等于零的值，并且交通工具10正在后退方向上移动的同时，系统100基于交通工具数据210和拖挂体数据218动态地确定对后转向角62的第三调整。对后转向角62的第三调整被配置为保持交通工具10的纵向轴线50和拖挂体12的纵向轴线52对齐。系统100可以生成控制数据220，以随着交通工具10在后退方向上移动，基于第三调整来控制交通工具10的后轮转向系统，以修改交通工具10的后轮18的后转向角62。在各种实施例中，系统100通过持续调整后转向角62以等于挂接角64，来保持交通工具10和拖挂体12对齐。

图5和图6的示例的比较例示了系统100的一些益处。例如，在如图5所示的没有系统100的情况下，操作者需要执行反向转向以在期望方向上操纵拖挂体12，即，在与正常在期望方向上移动相反的方向上旋转方向盘。对于那些日常不执行此动作的人来说，反向转向通常不直观。相反，如图6所示使用系统100消除了反向转向的要求。取而代之的是，操作者能够以与在拖挂体12未联接至交通工具10时所做的基本相同的方式来驾驶交通工具10。此外，一旦拖挂体12已按需要定位，系统100随着交通工具10后退移动而管理所有转向，从而显著简化了过程并减轻操作者的这种责任。

应该注意，本文公开的实施例的描述是指在转弯操纵期间一对前转向角60彼此相等并且后转向角62彼此相等。然而，一对前轮16之间的前转向角60可能不相等，并且一对后轮18之间的后转向角62可能不相等。例如，在转弯操纵期间，交通工具10可以具有由驾驶员侧前轮16的旋转轴线、乘客侧前轮16的旋转轴线和后轮18的旋转轴线的交叉所限定的转弯中心点(假设在转弯期间不执行后转向功能)。每个前轮16沿着围绕转弯中心点的相应几何圆移动。由于外侧前轮16离转弯中心点更远(即，具有更大的半径)，因此外侧前轮16应该比内侧前轮16以更小的角度转弯，称为“前展(toe-out)”。如此，在各种实施例中，本文提及的例如将后转向角62匹配至前转向角60可以更准确地解释为将驾驶员侧后轮18的后转向角62匹配至驾驶员侧前轮16的前转向角60，并且将乘客侧后轮18的后转向角62匹配至乘客侧前轮16的前转向角60。

如本文所使用的，将后转向角62匹配至前转向角60或挂接角64在各种实施例中可以包括将后转向角62调整为等于前转向角60或挂接角64，或者在各种实施例中可以包括将后转向角62调整为基本上等于(例如，在3度内或更小)前转向角60或挂接角64。

虽然在前面的详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量变型。还应当理解，示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，并非旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实现示例性实施例或多个示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离如所附权利要求及其合法等同物中阐明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)

1.一种用于操作交通工具的方法，所述交通工具具有可枢转地联接到所述交通工具的拖挂体以牵引所述拖挂体，所述方法包括：

操作所述交通工具以使所述交通工具和所述拖挂体在相对于其的后退方向上移动；

通过使所述交通工具的前轮在相对于所述交通工具的中心纵向轴线的方向上转弯以限定非零的前转向角，来使用转向输入装置使所述交通工具转弯，所述前转向角限定在与所述交通工具的前轮的旋转轴线共面且垂直的第一几何线与所述交通工具的中心纵向轴线之间；

随着所述交通工具和所述拖挂体在后退方向上移动，由载在所述交通工具上的处理器监测所述交通工具的前转向角和所述交通工具的挂接角，所述挂接角限定在所述交通工具的中心纵向轴线和所述拖挂体的中心纵向轴线之间；

在所述挂接角小于预定挂接角的同时，由所述处理器基于所述前转向角和所述挂接角，动态地调整所述交通工具的后转向角，以将所述后转向角匹配至所述前转向角，所述后转向角限定在与所述交通工具的后轮的旋转轴线共面且垂直的第二几何线与所述交通工具的中心纵向轴线之间，其中将所述后转向角匹配至所述前转向角包括使所述后轮相对于所述交通工具的中心纵向轴线与所述前轮以相同方向转弯；

继续操作所述交通工具，以使所述交通工具和所述拖挂体在后退方向上移动，直到所述挂接角等于所述预定挂接角；以及

由所述处理器基于所述前转向角和所述挂接角，动态地调整所述交通工具的后转向角，以通过使所述后轮相对于所述交通工具的中心纵向轴线在与所述前轮的方向相反的方向上转弯，来保持所述挂接角处于所述预定挂接角。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据以下执行动态地调整所述后转向角：

δ_r＝K₁δ_f+K₂θ

其中，δ_r是期望的后转向角，δ_f是所述前转向角，K₁是基于与所述交通工具的前轮和所述拖挂体相关联的第一控制器增益的第一常数，K₂是基于与所述交通工具的后轮和所述拖挂体相关联的第二控制器增益的第二常数，并且θ是所述挂接角，其中调整所述后转向角包括将所述后转向角调整到所述期望的后转向角。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，根据以下执行动态地调整所述后转向角：

δ_r＝K₁δ_f+K₂θ

其中，δ_r是期望的后转向角，δ_f是所述前转向角，K₁是所述交通工具的速度和与所述交通工具的前轮相关联的所述拖挂体和所述交通工具的尺寸的函数，K₂是所述交通工具的速度和与所述交通工具的后轮相关联的所述拖挂体和所述交通工具的尺寸的函数，并且θ是所述挂接角，其中调整所述后转向角包括将所述后转向角调整到所述期望的后转向角。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在所述挂接角不为零的同时，调整所述转向输入装置，使得所述前转向角等于零；

操作所述交通工具，以使所述交通工具和所述拖挂体在后退方向上移动；以及

由所述处理器基于所述前转向角和所述挂接角，动态地调整所述交通工具的后转向角，以将所述后转向角匹配至所述挂接角，其中调整所述后转向角以将所述后转向角匹配至所述挂接角包括使所述后轮在与所述拖挂体的中心纵向轴线相对于所述交通工具的中心纵向轴线的偏移相同的方向上转弯。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在所述挂接角等于零的同时，调整所述转向输入装置，使得所述前转向角等于零；

操作所述交通工具，以使所述交通工具和所述拖挂体在后退方向上移动；以及

由所述处理器基于所述前转向角和所述挂接角，动态地调整所述交通工具的后转向角，以将所述后转向角匹配至所述挂接角，其中调整所述后转向角以将所述后转向角匹配至所述挂接角包括使所述后轮在与所述拖挂体的中心纵向轴线相对于所述交通工具的中心纵向轴线的偏移相同的方向上转弯。

6.一种用于操作交通工具的系统，所述交通工具具有可枢转地联接到所述交通工具的拖挂体以牵引所述拖挂体，所述系统包括：

计算机系统，所述计算机系统载在所述交通工具上并且被配置为由处理器：

随着所述交通工具和所述拖挂体在后退方向上移动，监测所述交通工具的前转向角和所述交通工具的挂接角，所述前转向角限定在与所述交通工具的前轮的旋转轴线共面且垂直的第一几何线与所述交通工具的中心纵向轴线之间，所述挂接角限定在所述交通工具的中心纵向轴线和所述拖挂体的中心纵向轴线之间；

在所述挂接角小于预定挂接角的同时，基于所述前转向角和所述挂接角，随着所述交通工具和所述拖挂体在后退方向上移动，动态地调整所述交通工具的后转向角，以将所述后转向角匹配至所述前转向角，所述后转向角限定在与所述交通工具的后轮的旋转轴线共面且垂直的第二几何线与所述交通工具的中心纵向轴线之间，其中将所述后转向角匹配至所述前转向角包括使所述后轮相对于所述交通工具的中心纵向轴线与所述前轮以相同方向转弯；以及

基于所述前转向角和所述挂接角，随着所述交通工具和所述拖挂体在后退方向上移动，动态地调整所述交通工具的后转向角，以通过使所述后轮相对于所述交通工具的中心纵向轴线在与所述前轮的方向相反的方向上转弯，来保持所述挂接角处于所述预定挂接角。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述计算机系统被配置为根据以下动态地调整所述后转向角：

δ_r＝K₁δ_f+K₂θ

其中，δ_r是期望的后转向角，δ_f是所述前转向角，K₁是基于与所述交通工具的前轮和所述拖挂体相关联的第一控制器增益的第一常数，K₂是基于与所述交通工具的后轮和所述拖挂体相关联的第二控制器增益的第二常数，并且θ是所述挂接角，其中所述计算机系统被配置为将所述后转向角调整到所述期望的后转向角。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述计算机系统被配置为根据以下动态地调整所述后转向角：

δ_r＝K₁δ_f+K₂θ

其中，δ_r是期望的后转向角，δ_f是所述前转向角，K₁是所述交通工具的速度和与所述交通工具的前轮和所述拖挂体相关联的所述拖挂体和所述交通工具的尺寸的函数，K₂是所述交通工具的速度和与所述交通工具的后轮相关联的所述拖挂体和所述交通工具的尺寸的函数，并且θ是所述挂接角，其中所述计算机系统将所述后转向角调整到所述期望的后转向角。

9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述计算机系统被配置为由所述处理器：

响应于所述交通工具和所述拖挂体在后退方向上移动，所述前转向角等于零，并且所述挂接角不为零，基于所述前转向角和所述挂接角，动态地调整所述交通工具的后转向角，以将所述后转向角匹配至所述挂接角，其中所述计算机系统被配置为在将所述后转向角匹配至所述挂接角时，使所述后轮在与所述拖挂体的中心纵向轴线相对于所述交通工具的中心纵向轴线的偏移相同的方向上转弯。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述计算机系统被配置为由所述处理器：

响应于所述交通工具和所述拖挂体在后退方向上移动，所述前转向角等于零，并且所述挂接角等于零，基于所述前转向角和所述挂接角，动态地调整所述交通工具的后转向角，以将所述后转向角匹配至所述挂接角，其中所述计算机系统被配置为在将所述后转向角匹配至所述挂接角时，使所述后轮在与所述拖挂体的中心纵向轴线相对于所述交通工具的中心纵向轴线的偏移相同的方向上转弯。