CN117881554A - 自主挂车操纵 - Google Patents

Abstract

本发明实施例中，一种方法定位对准自主牵引车与位于提车位的铰接式挂车耦接。确定终止于与提车位相对应的整备点的整备路径，并控制牵引车遵循整备路径到达整备点，然后与挂车耦接。本发明实施例中，一种方法定位对准耦接至铰接式挂车的自主牵引车，以备牵引车将挂车倒车到还车位。确定具有一定形状和整备点的整备路径，并且控制自主牵引车遵循整备路径到达整备点。整备路径的形状设计为遵循整备路径到达整备点之后，牵引车和挂车定位成待倒车到还车位。

Description

自主挂车操纵

优先权文件

本专利申请主张申请日为2021年06月23日、申请号为US 63/214,229的美国临时专利申请的优先权，其全部内容全文引用归并本文。

背景技术

货车是现代商业的重要组成部分。货车在其宽敞的内部空间内将材料和成品货物运往各地。此类货物在各种设施进行装卸，包括制造商、港口、分销商、零售商和最终用户。大型公路运输(Over-The Road，OTR)货车通常由牵引车或驾驶室机组和独立的可拆卸挂车组成，挂车通过挂接系统(由所谓的第五轮和主销组成)可拆卸地互连到驾驶室。

货车运输的其他挑战涉及货物与挂车的对接及装卸。货仓和货物派送设施都有附设多个装卸台的货场，将挂车定位到其中一个装卸台进行装卸。

发明内容

自动化货场中，OTR货车停在货场整备区中的指定位置，并且OTR牵引车进行拆离，将挂车留在自主货场整备区中的指定位置(例如停车位)。自主牵引车将挂车从整备区移动到第一个装卸台进行卸载和/或装载。装载和/或卸载完成时，另一辆或同一辆自主牵引车将挂车移离装卸台，并将挂车驻停到整备区的指定位置。视另一辆或同一辆自主牵引车需要，也可以使挂车在装卸台之间移动。另一辆或同一辆OTR牵引车在整备区耦接至挂车，并连同挂车离开货场前往另一目的地。

一些实施例中，一种用于定位对准自主牵引车以备牵引车与位于提车位的铰接式挂车耦接的方法包括：确定牵引车的当前定位和定向；基于当前定位和提车位的位置来确定整备路径，该整备路径终止于与提车位相对应的整备点；控制牵引车遵循整备路径到达整备点。

一些实施例中，一种用于定位对准耦接至铰接式挂车的自主牵引车以备牵引车将挂车倒车到还车位的方法包括：确定牵引车和挂车的当前定位和当前定向；基于当前定位来确定具有一定形状的整备路径以及位于整备路径终点的整备点；控制牵引车遵循整备路径到达整备点；整备路径的形状设计为遵循整备路径到达整备点之后，牵引车和挂车定位成待倒车到还车位。

附图说明

图1为示出本发明实施例中某个示例自主货场的鸟瞰图，其中使用自主牵引车在整备区与货仓装卸台之间移动挂车。

图2为示出本发明实施例中图1所示自主牵引车的关键功能组件的框图。

图3为示出本发明实施例中图1所示牵引车倒车到挂车下表面下方的侧视图。

图4示出了本发明实施例中图2所示功能状态机所实施的用于耦接和解耦牵引车与挂车的示例挂接和脱挂状态序列。

图5示出了本发明实施例中图2所示操纵模组的更多示例细节。

图6A和图6B为示出本发明实施例中牵引车104从提车位收取挂车并将挂车存放在还车位的某个示例任务的示意性平面图。

图6C示出了本发明实施例中牵引车和挂车的替代定位，以备将挂车倒车到图6B所示还车位。

图7A和图7B为示出本发明实施例中一种用于从提车位拾取挂车的示例方法的流程图。

图8A和图8B为示出本发明实施例中一种用于将挂车倒入还车位的示例方法的流程图。

图9为示出本发明实施例中一种用于将挂车驻停在还车位的示例方法的流程图。

图10A至图10D为示出本发明实施例中如何基于牵引车和挂车相对于指定还车位的定位和定向来确定图6B所示整备路径的示意性平面图。

图11为本发明实施例中装卸台的正视图，其中两个基准标记定位于装卸门上方，一个基准标记定位于相邻装卸台之间。

图12为示出本发明实施例中图1所示牵引车将挂车倒车到图11所示装卸台的透视图。

图13示出了本发明实施例中挂车接近图11所示装卸门时牵引车的摄像头所捕捉的某个示例图像。

图14为本发明实施例中两个激光探测与测距(LiDAR)测杆邻近装卸门定位的装卸台的正视图。

具体实施方式

自动化货场中，自主牵引车在整备区与装卸台之间移动挂车以进行卸载和/或装载。自主牵引车反复耦接(挂接)挂车、移动挂车、然后与挂车解耦(脱挂)。

图1为示出某个示例性自主货场100(例如货物装卸设施、运输设施等)的鸟瞰图，其中使用自主牵引车104在整备区130与货仓110的装卸台之间移动挂车106。自主牵引车104可以是电动车辆，也可以使用燃烧式发动机，如柴油牵引车。例如，公路运输(OTR)牵引车108从远程位置运送满载货物的挂车106并取回挂车106以便返回到这些位置(或其他地方，例如储库)。在标准操作程序中，OTR牵引车108连同挂车106到达设施入口检查点109并在此处进行登记。警卫/服务人员将信息(例如系统中已有的挂车编号或QR(ID)码扫描嵌入信息，通常包括挂车品牌/型号/年份/服务连接位置等)输入任务控制器102(例如计算机软件服务器，可以位于异地、在云中、完全现场或部分位于设施建筑群内，示为货仓110)。货仓110包括周边装卸台(位于建筑物一侧或多侧)、相关联(通常是高架)的货物门户以及地面储库，所有这些的布置方式都为运输、物流等领域技术人员熟知。

举简化操作为例，OTR牵引车108和挂车106到达之后，检查点109的警卫/服务人员指导驾驶员将挂车106运送到指定整备区130中特定编号的停车位，可以包括根据设施整体布局安排的大量并排挂车停车位。

驾驶员一旦将挂车驻停到整备区130的指定停车位，就断开服务线路并确保连接器处于可访问位置(即，若可调节/可密封)，并且将OTR牵引车108与挂车106解耦。如果挂车106配备有双开门，则驾驶员还会有机会在货场人员的指导下将挂车门解锁并夹固在打开位置。

例如，在稍后某个时刻(例如当货仓准备好处理装载的挂车时)，任务控制器102指示(例如命令或以其他方式控制)牵引车104在整备区130的提车位处自动耦接(例如挂接)挂车106并将挂车106移动到卸载区140中指配卸载台处的还车位。据此，牵引车104在提车位处耦接至挂车106，将挂车106移动到卸载区140，然后使挂车106倒入还车位处的指配装卸台，使得挂车106的后部定位成紧靠货仓110的门户和货门。提车位和还车位可以是整备区130中的任意指定挂车停车位置、卸载区140中的任意装卸台以及装载区150内的任意装卸台。

采用手动和/或自动技术将货物从挂车106卸载到货仓110中。在卸载期间，牵引车104可以保持挂接至挂车106或可以解耦(例如脱挂)以执行其他任务。卸载后，任务控制器102指示牵引车104将挂车106从卸载区140中的提车位移动到还车位，或者将挂车106返回到整备区130或将挂车106运送到货仓110的装载区150中指配的装卸台，然后在此处装载挂车106。一旦装载，任务控制器102就指示牵引车104将挂车106从装载区150中的提车位移动到整备区130中的还车位，在此处可以等待供另一辆(或同一辆)OTR牵引车108收取。给定提车位和还车位，牵引车104可以自主移动挂车106。

图2为示出牵引车104的关键功能组件的框图。牵引车104包括电池202和控制器206，电池202为牵引车104的组件供电，控制器206的至少一个数字处理器208可通信地耦合至存储器210，存储器210可以包括易失性存储器(例如RAM、SRAM等)和非易失性存储器(例如PROM、闪存、磁性、光学等)中一者或两者。存储器210存储包括机器可读指令的多个软件模组，这些指令被至少一个处理器208执行时，使得至少一个处理器208实施如本文所述的牵引车104的功能，以在任务控制器102的指导下在自主货场100内自主运行。

牵引车104还包括至少一个驱动马达212，驱动电路214控制驱动马达212机械驱动多个车轮(未示出)来操纵牵引车104。驱动电路214包括安全特征215，安全特征215若检测到驱动马达212的转动受阻(例如失速)并且驱动马达212在预定时段内(例如5秒)的电流达到或超过失速阈值(例如高于400A、500A、600A、700A等之一，取决于驱动马达212的配置)则去活牵引车104的运动。因而，当牵引车104受到对象阻碍时，安全特征215可以防止损伤牵引车104和/或牵引车104周围的其他对象。上文关于电动牵引车描述了安全特征215。应当理解，基于柴油的牵引车可以包括类似的安全特征，如当RPM阈值高于预设阈值时降低发动机功率。当安全特征215被触发时，牵引车104需要手动重新激活后才能恢复运动。据此，跳闸安全特征215并不理想。

牵引车104还包括确定牵引车104绝对定位定向的方位单元216(例如GPS接收器)、用于捕捉牵引车104周围对象图像的多个摄像头218以及用于确定牵引车104周围点云的至少一个激光探测与测距(LiDAR))装置220(下称LiDAR 220)。方位单元216、多个摄像头218和至少一个LiDAR 220与控制器206协作实现牵引车104的自主操纵性及安全性。牵引车104包括用于耦接挂车106的第五轮(Fifth Wheel，FW)222和FW执行器224，控制器206控制FW执行器224将FW 222定位于期望高度。某些实施例中，FW执行器224包括与液压泵耦合的电动马达，该液压泵驱动液压活塞来移动FW 222。然而，不背离本发明保护范围的前提下，FW执行器224可以包括其他定位FW 222的装置。牵引车104还可包括空气执行器238和制动执行器239，空气执行器238控制供应给挂车106的空气，制动执行器239控制牵引车104和经由空气执行器238与之连接的挂车106的制动。

控制器206还包括挂车角度模组232，基于定位于FW 222附近并机械耦合至挂车106的光学编码器204所测得的挂车角度以及至少一个LiDAR 220所捕获的点云221中一者或两者，挂车角度模组232确定牵引车104与挂车106之间的挂车角度233。

牵引车104还包括对准模组260，诸如当牵引车104位于卸载区140和装载区150中的装/卸台处时，对准模组260提供牵引车104的改进局部对准。

控制器206可以实施功能状态机226，功能状态机226基于接收自任务控制器102的命令(请求)来控制牵引车104的操作。例如，任务控制器102可以接收将挂车106从第一位置(例如整备区130中的空位X)移动到第二位置(例如，卸载区140中的装卸台Y)的请求(例如，经由API和/或经由调度操作者使用的GUI)。一旦该请求得到验证，任务控制器102就调用任务规划器103(例如软件包)计算每个牵引车104的“任务规划”(例如参见图5所示的任务规划520)。例如，任务规划是牵引车104将挂车106从位置X移动到位置Y所要遵循的有序高级原语序列。任务规划可以包括原语，如沿第一路线行驶、耦接停车位置X的挂车106、沿着第二路线行驶、将挂车106倒入装卸台、与挂车106解耦。

功能状态机226包括多个状态，每个状态与处理器208执行来实施牵引车104特定功能的至少一个软件例程(例如机器可读指令)相关联。功能状态机226遵循来自任务控制器102的原语以完成任务规划时，可以转变一种或多种状态。

控制器206还可以包括实现为机器可读指令的铰接操纵模组240，这些指令被处理器208执行时，使得处理器208控制驱动电路214和转向执行器225基于来自任务控制器102的指令来操纵牵引车104。

控制器206还可以包括导航模组234，导航模组234使用方位单元216来确定牵引车104的当前定位和定向。导航模组234还可以使用其他传感器(例如摄像头218和/或LiDAR220)，利用航位推算技术来确定牵引车104的当前定位和定向。

图3为示出图1所示牵引车104正倒车到挂车106的下表面302下方的侧视图。图4示出了图1至图3所示牵引车104的功能状态机226所实施的牵引车104与挂车106耦接状态的示例挂接序列400以及功能状态机226所实施的牵引车104与挂车106解耦状态的示例脱挂序列450。图4还示出了检测到对准失败时(例如当前状态的活动出于某种原因失败时)序列之间的示例转变，这允许功能状态机226从故障中恢复(例如撤消某些动作)并重新尝试命令。图3和图4最好是参阅下述内容。

如图3所示，挂车106的起落架306充分伸展，使得挂车106前端的下表面302(例如FW板面)在地面上方的高度足以允许FW 222完全缩回时被推动到其下方而不会使牵引车104的驱动马达212失速。亦即，驱动马达212提供的动力足以将FW 222推动到下表面302下方。然而，当挂车106留在自主货场100的整备区130中，OTR牵引车108的驾驶员伸展起落架306，从而下表面302的高度是由驾驶员决定并且在挂车106之间可能并不一致。此外，将FW222移动到下表面302下方所需的力还取决于挂车106前端处的重量(例如货物重量)。当驱动马达212提供的力无法足以将FW 222推动到下表面302下方，例如起落架306未充分伸展时，驱动马达212失速。

响应于从任务控制器102接收到挂接命令，一旦牵引车104对准挂车106，在状态402，控制器206收起FW 222并控制驱动电路214使牵引车104缓慢后移，如箭头304所示。当控制器206检测到FW 222位于挂车106的下表面302下方时，驱动马达212停止并且功能状态机226转变成状态404。如果控制器206确定牵引车104未正确对准挂车106，则功能状态机226转变成脱挂序列450的状态458，以便再次尝试。在状态404，控制器206控制FW执行器224抬升挂车106并控制驱动电路214使牵引车104进而FW 222后退到挂车106的主销308。在状态406，控制器206控制FW执行器224抬升FW 222并由此抬升挂车106的前端以便进行挂车连接(Trailer Connect，TC)，例如利用挂车接头ID及取向将空气管路/电气线路从牵引车104连接至挂车106的过程。在状态408，控制器206控制驱动电路214执行牵引测试。如果控制器206确定牵引车104未正确耦接挂车106(例如，主销未锁)，则功能状态机226转变成脱挂序列450的状态458，以便再次尝试。在状态410，控制器206控制挂车空气执行器238执行TC连接。如果控制器206确定TC未成功连接，则功能状态机226转变成脱挂序列450的状态454，以便再次尝试。在状态412，控制器206控制挂车空气执行器238供应挂车空气并控制FW执行器224将FW 222抬升得更高，以确保挂车起落架离开地面准备驱动。

响应于从任务控制器1102接收到脱挂命令，一旦正确定位挂车106，在状态452，控制器206控制挂车空气执行器238释放挂车空气并控制FW执行器224降低FW 222和挂车106的前端。在状态454，控制器206控制挂车空气执行器238从挂车106断开TC。在状态456，控制器206控制驱动电路214使牵引车104前移以执行牵引测试。在状态458，控制器206控制FW执行器224将挂车106的前端降低到地面。在状态460，控制器206控制FW执行器224从挂车主销解锁。在状态462，控制器206控制FW执行器224收起FW 222并控制驱动电路214使牵引车104前移远离挂车106。

铰接倒车

图5示出了图2所示控制器206的操纵模组240的更多示例细节。操纵模组240包括任务执行器504和运动规划器506。任务执行器504可以从任务控制器102中运行的任务规划器103接收定义有序的任务分工清单的任务规划520，其中每个任务分工是定义牵引车104要执行的至少一个活动的高级原语。任务执行器504通过协调牵引车104的一个或多个组件的操作来执行任务规划520。例如，任务执行器504可以定义运动规划器506控制牵引车104遵循的至少一个路径522。例如，运动规划器506可以控制转向角度250和油门值252并使用包括挂车角度233和来自导航模组234的导航数据(例如当前定位和定向)等的一个或多个输入来控制牵引车104遵循路径522行驶。据此，运动规划器506使牵引车104执行操纵并完成任务规划520所定义的任务目标。任务目标例如包括实现给定姿态(例如定位和定向)、遵循航点规划等。这些任务目标可以由任务规划520定义或者可以由任务执行器504基于任务规划520生成。

图6A和图6B为示出图1所示自主货场100中牵引车104从整备区130内的提车位660(例如停车位置602)收取挂车106送往卸载区140内的还车位670(例如装卸台632)的示例任务的示意性平面图。图6A示出了牵引车104确定并遵循整备路径664到达提车位660之后定位于整备点662。在标为牵引车104’的初始停止位置，牵引车104的控制器206生成从牵引车104的当前定位和定向到停车坪上整备点662的整备路径664，牵引车104从此处开始操纵来拾取挂车106或卸下挂车106，该位置之后是提车位660，此处牵引车104的定向正交于提车位660的定向(例如正交于参考路径606)。对于轨旁挂接，整备位置可位于该点正前方并与该点连成直线。

自整备点662起，牵引车104可以如路径666指示执行驶过提车位660，同时扫描(例如，使用LiDAR 220和摄像头218中一者或两者)提车位660内的对象(例如挂车106)，然后返回整备点662。第一操作示例中，随着牵引车104执行驶过，LiDAR 220生成对应于提车位660的点云221，并且控制器206处理点云221以检测提车位660内的挂车106。另一操作示例中，随着牵引车104执行驶过，摄像头218捕捉提车位660的至少两个图像，并且控制器206对至少两个图像进行立体处理以检测提车位660内的挂车106。当确认提车位660内存在挂车106时，牵引车104执行如路径668所示的操纵(如90度操纵或者其他类型或角度的操纵)，以将其(示为牵引车104”)定位于横向对准提车位前沿的参考路径606上。自此位置起，牵引车104可以径直倒车以耦接至挂车106。一旦耦接至挂车106，牵引车104就可以拉动挂车106离开提车位660并朝向还车位670行进。

图6B示出了牵引车104定位挂车106以备将挂车106倒入还车位670，本例中，还车位670是货仓110的卸载区140的多个装卸台632之一。每个装卸台632具有装卸门634，驻停的挂车对准装卸门634。图6B的示例中，并无任何挂车驻停在对应于装卸台632(3)的还车位670；然而，与装卸台632(3)相邻的装卸台632(2)和632(4)各有驻停的挂车。挂车门位于挂车106后面，因此挂车106倒车到装卸台632并正确对准装卸门634以为挂车106提供充分的安全通道。控制器206可以确定以还车位670(例如装卸台632(3))为中心的参考路径676，以便于挂车106倒入还车位670时进行对准。控制器206可以确定牵引车104接近还车位670所要遵循的整备路径674。整备路径674是基于牵引车104和挂车106相对于还车位670的起始定向和定位而确定，并选择为将牵引车104和挂车106两者以期望的定向定位于期望的整备点672，此时挂车106相对于牵引车104的角度基本为零。

图6C示出了牵引车104和挂车106的替代定位，以备将挂车106倒车到还车位670。这种方法利用可用于操纵的空间将牵引车和挂车定位于整备点672’，使得挂车106更好地对准参考路径676，进而要求的操纵幅度小于从图6B所示整备点672开始的操纵。据此，整备路径674’形成“U”形供牵引车104遵循，结果是牵引车104和挂车106定位于整备点672’，以备将挂车106倒车到还车位670。本实施例中，挂车角度233在整备点672’处不必为零。“U”形仅作示例，不背离本发明保护范围的前提下，可以使用其他“形状”或路径。换言之，对照图6A和图6B，图6C示出了整备点672’可位于挂车不垂直于路径676指示的最终对接角度(至少一个实施例中形成锐角673)的原理。

挂车拾取方法

图7A和图7B为示出从图6A所示提车位660拾取挂车106的示例方法700的流程图。牵引车104可以从任务控制器102接收任务，定义了牵引车104要收取挂车106的提车位660以及牵引车104要操纵并驻停挂车106的还车位670。例如，方法700至少部分是由牵引车104的控制器206实施，使牵引车104从提车位660自主拾取挂车106。

框702，方法700执行前提条件检查。框702的某例中，控制器206确保牵引车104未附接挂车。框704，方法700至少接收来自任务控制器102的提车位指示(例如ID)并计算该提车位的最大停车坪间隙。框704的某例中，控制器206针对提车位660执行自由空间分析，基于已知信息(例如自主货场100的布局，定义了建筑物、边界621和障碍物)来确定提车位660周围的自由空间620(例如操纵室)。控制器206可以相对于提车位660建立一组线段，这组线段的距离不断增加，直到与另一个多边形(例如自主货场100的另一个挂车停车位置、另一个装卸台地点、限定禁区等)相交或者离开自主作业区。检测到相交内的区域定义了牵引车和挂车操纵的可用自由空间。

当提车位是装卸台时，执行框706。框706，方法700开始对与提车位相关联的装卸台状态信号的状态检查。框706的某例中，控制器206接收(例如从装卸台信号灯所含的模组和/或经由任务控制器102无线接收)对应于装卸台632的装卸台状态信号。例如，装卸台状态信号对应于红灯和绿灯，控制红灯和绿灯视觉指示装卸台状态，诸如当已授权货仓内的工人通过牵引车104与装卸台632处的挂车106进行物理交互时。

框708，方法700径直向前驶经提车位，同时扫描提车位以检测障碍物和障碍物的二维姿态。框708的某例中，控制器206控制牵引车104径直驶过提车位660，同时使用LiDAR220捕捉对应于提车位660的点云221。然后处理点云221以检测提车位660内的对象(假定为挂车106)，并基于点云221内检测到的挂车106的前端来确定挂车106相对于提车位660的角度。某些实施例中，控制器206还执行对象分类，以自动确定检测到的对象是挂车106而非驻停在提车位的其他车辆。当前行“驶过”路径执行结束时控制器206尚未检测到提车位内的任何对象时，控制器206可以请求牵引车104远程操作者的协助。例如，远程操作者(或其所操作设备的信号)可以指示提车位中存在挂车106或者可以确认提车位中不存在挂车。

框710是判定框。如果框710时方法700确定挂车准备好拾取，则方法700继续到框712；否则，方法700继续到框711并且任务中止。例如，当控制器206确认检测到的对象是挂车106和/或远程操作者(或其所操作设备的信号)指示提车位660存在挂车106并准备好拾取时，控制器206继续方法700的框712。然而，当提车位内未检测到挂车106并且远程操作者(或其所操作设备的信号)未确认存在挂车并就绪时，控制器206中止将挂车106从提车位移动到还车位的任务，并且方法700终止于框711。

框712，方法700径直倒车回提车位的原始整备位置，同时继续确定挂车106的姿态。框712的某例中，控制器206操纵牵引车104后移，使牵引车104定位回整备点662。框714，方法700确认挂车ID。框714的某例中，控制器206可以通过使用挂车ID捕捉装置(例如RFID读取器、摄像头或其他识别系统)从挂车捕捉挂车标识符来确认挂车106的身份，并确定挂车标识符指示该挂车是预期的挂车，从而确认正确的挂车位于提车位660。

框716，方法700执行操纵(例如90度操纵或者其他类型或角度的操纵)以将挂车定位成横向对准提车位前沿，同时扫描确定挂车的二维姿态。框716的某例中，控制器206使牵引车104遵循路径668以将牵引车104定位于参考路径606上距提车位660固定偏移处并与提车位660连成直线，同时使用LiDAR 220来连续捕捉点云221。固定偏移可以是距提车位660前沿的设定距离，但可能基于可用自由空间620和任何边界621而减小。

框718，方法700开始从该操纵的终点倒车到挂车，同时仍然扫描确定挂车的二维姿态并调整AV的位置以对准挂车。框718的某例中，控制器206使牵引车104朝向提车位660倒车，同时继续使用LiDAR 220捕捉点云221并处理点云221以确定挂车106的姿态。当牵引车104倒车时，控制器206可以操纵牵引车104更好地对准与挂车106的前端。

框720，方法700使牵引车驻停到预期挂车位置的正前方。框720的某例中，控制器206使牵引车104停止于提车位660前沿的预设距离处并对准挂车106。某些实施例中，如果先前未曾确认挂车106的ID，则控制器206可以通过远程操作者确认挂车106的ID。框722，方法700检查是否检测到挂车、牵引车是否对准挂车、方向盘是否打直、FW是否对准主销以便牵引车后移时捕捉，并且如果挂车位于装卸台，则检查确保允许牵引车耦接至挂车。框722的某例中，控制器206确认点云221中检测到挂车106，确定牵引车104对准挂车106的前端，确定转向执行器225设置为直行，基于至少从点云221中确定且感知到的挂车106的定位和定向而确定FW 222将在牵引车104向后驱动时接合挂车106的主销308。当提车位660是装卸台时，控制器206还通过装卸台与牵引车通信装置进行通信，以确保授权并允许牵引车104耦接至挂车106。这些检查可防止感知误差和对准误差导致错误的耦接尝试。

框724是判定框。如果框724时方法700确定所有检查都已通过，则方法700继续到框728；否则，方法700继续到框726。框726，方法700发出重试。框726的某例中，控制器206使牵引车104移离提车位660并移向停车坪远侧(例如沿参考路径606)，并且重复使牵引车104退向挂车106。然后，方法700可以例如继续到框712。

框728，方法700检查挂车的车头下方的障碍物。框728的某例中，控制器206控制面向挂车106的一个或多个摄像头218和/或LiDAR 220捕捉对应于挂车106前端下方体积的数据，用来使牵引车耦接至挂车106。例如，该体积不会延续到起落架306为止。然后，控制器206处理捕捉的数据以检测可能阻止牵引车104与挂车106耦接的障碍物。框730是判定框。如果框730时方法700确定挂车前端下方检测到障碍物，则方法700继续到框732；否则，方法700继续到框734。框732，方法700请求远程操作者或远程设备的协助来评估对象。框734的某例中，控制器206向远程操作者或远程设备发送消息，包括定义所检测到的障碍物的捕获数据(例如一个或多个图像和/或点云221)，并请求澄清所检测到的障碍物。如果远程操作者或远程设备响应于指示牵引车104可以继续耦接，方法700继续到框734；否则，方法700可以使牵引车104等待手动辅助来移除对象和/或中止任务。

框734，方法700调用挂接牵引车功能。框734的某例中，控制器206调用图4所示挂接序列400使牵引车104与挂车106耦接。例如，挂接序列400使牵引车104推到挂车106下方，视需要进行重试，抬升FW 222并使牵引车104退后接合挂车106的主销308(例如通过使用FW轮锁传感器和主销存在传感器)，执行牵引测试，执行TC连接，为挂车106供应空气，抬升FW222使起落架306抬离地面以备移动挂车106。

框736，方法700确保牵引车104停止(例如，牵引车和挂车静止)。框736的某例中，作为安全检查，控制器206确保挂接序列400已经完成并且不再命令牵引车104移动。框738，方法700执行后置条件检查。框738的某例中，控制器206读取牵引车104的一个或多个传感器以验证FW 222被锁定并且主销308被FW 222捕获。框740，方法700确保连接挂车并向云端报告库存更新。框740的某例中，控制器206验证挂车106与牵引车104正确耦接并向任务控制器102报告库存更新(例如，基于挂车106的ID)。方法700然后终止。

挂车倒退方法

图8A和图8B为示出将挂车106倒入图6B所示还车位670的示例方法800的流程图。下例继续从任务控制器102接收的任务，以使挂车106从提车位660移动到还车位670。例如，方法800至少部分地由牵引车104的控制器206实施，以使牵引车104自主将挂车106倒入还车位670。框802，方法800执行前提条件检查。框802的某例中，控制器206通过验证FW 222被锁定并且FW 222内感测到主销308来检查挂车106附接至牵引车104。框804，方法800接收还车位信息并计算最大停车坪间隙。框804的某例中，控制器206使用从任务控制器102接收到的还车位670的位置信息来计算还车位670附近的自由空间680，其中通过从还车位670前沿位置沿径向投影线段与自主货场100的任何多边形限定结构(例如其他挂车停车位、禁区、区域边界681、建筑物、墙壁等)的线段相交。

仅当还车位670是装卸台时才执行框806。框806，方法800开始检查装卸台状态信号。框806的某例中，控制器206接收指示还车位670处的装卸台632(3)准备好接收挂车106的装卸台状态信号。

框808，方法800开始针对多边形还车位进行退避障碍物检查。还车位670内检测到的任何对象都可能阻止挂车106进入或停在还车位670。框808的某例中，控制器206使用LiDAR 220来捕捉还车位670的点云221并处理点云221以检测还车位670内的对象，允许退避一小段距离，从而确保不会将整备区130内装卸台和停车路边的挂车保险杠检测为阻碍挂车106驻停的对象。某些实施例中，控制器206还可以使用其他传感器(例如摄像头和雷达)来捕捉还车位670的数据，这些数据可以附加地或替代地用于检测还车位670内可能阻碍挂车106驻停的对象。

框810是判定框。如果框810时方法800确定存在障碍物，则方法继续到框812；否则，方法800继续到框814。框812，方法800从远程操作者或远程设备获取帮助。

框814，方法800驱动牵引车和挂车沿着整备路径前行。框814的某例中，控制器206控制牵引车104沿着整备路径674拉动挂车106，该整备路径674使牵引车104和挂车106定位成倒车到还车位670。框814的另例中，牵引车104遵循图6C所示整备路径672’将牵引车104和挂车106定位于整备点672’。当使用整备路径672’时，省略框816和框818，因为挂车角度233在倒车前不必为零。

框816是判定框。如果框816时方法800确定挂车角度在预定义容差范围内非零，则方法800继续到框818；否则，方法800继续到框820。框816的某例中，当牵引车104停止于整备点672时，控制器206基于挂车角度233近似为零而确定挂车106与牵引车104是否对准。框818，当挂车角度不够近零时，为了校正挂车角度，方法700使牵引车104直线前移预定距离(例如称作“外推”操纵)，然后使牵引车104和挂车106径直倒车到整备点672。整备路径674设计有内置推出机构，但某些情况下，内置推出机构不足以调直挂车106。使挂车106倒退时，有利的是在基本为零的挂车角度下开始倒车。

框820，方法800开始倒车操纵以使挂车倒入还车位。框820的某例中，控制器206控制牵引车104将挂车106沿着图6B所示倒车路径682倒入还车位670。例如，控制器206可以控制牵引车104的转向执行器225，视需要操纵牵引车104进入自由空间680，以将挂车106的后端沿着倒车路径682倒退进入还车位670，而挂车106或牵引车104不会侵占自主货场100的其他停车空间或结构。框820的另例中，控制器206控制牵引车104将挂车106沿着图6C所示倒车路径682’倒入还车位670。框822，方法800视需要调用重试。框822的某例中，控制器206检测到挂车106相对于倒车路径682的当前定位超过预定义容差并且调用倒车操纵重试，由此控制器206控制牵引车104例如沿着参考路径676向前拉动挂车106以对准还车位670，然后将挂车106例如沿着参考路径676倒车到还车位670。

框824是判定框。如果框824中方法800确定还车位是停车位，则方法800继续到框826；否则方法800继续到框828。框826，方法800倒退以使挂车前端定位于停车位前沿。框826的某例中，控制器206将挂车106的前端定位于还车位670前沿。例如，无论挂车长度如何，这样都会将每个挂车的前端定位于停车位前沿。自主货场100投入运行时定义了每个停车位的几何形状，由此每个停车位的尺寸可设计为容纳自主货场100内用到的所有挂车长度。方法800继续到框832。

框828，方法800倒退以使挂车后面定位于还车位后沿。框828的某例中，控制器206将挂车106倒入还车位670，使得挂车106的后端位于还车位670的后端。由于还车位670是装卸台(例如装卸台632(3))，故重点是挂车106的后端紧邻装卸台门634(3)的前方。框830，方法800调用牵引车装卸台功能。框830的某例中，控制器206调用装卸台功能，该功能使用驱动电路214来应用油门，将挂车106推靠到装卸台632(3)的缓冲件以便尽量减少回弹，并且应用挂车制动器使得挂车106保持定位于装卸台632(3)正前方。

框832，方法800评估挂车定位于还车位内的位置是否可接受。框832的某例中，控制器206使用方位单元216、挂车角度233、挂车106的已知尺寸、摄像头218和LiDAR 220中一者或多者来估计挂车106在还车位670内的位置。当还车位670是停车位时，控制器206确定挂车106包含在针对停车位定义的多边形之内。当还车位670是装卸台时，控制器206评估挂车106的后端估计位置是否位于装卸台632(3)的中心(例如参考路径676)预期横向精度内。

框834是判定框。如果框834时方法800确定挂车位置可接受，则方法800终止；否则，方法800继续到框836。框836，方法800调用重试。框836的某例中，控制器206控制牵引车104将挂车106直线前拉(例如，沿着参考路径676)一段自由空间680所确定的距离(例如，距停车坪间隙)。在该路径的终点，控制器206控制牵引车104将挂车106沿着参考路径676倒入还车位670，重复框820至框834直到最大重试次数。

挂车还车方法

图9为示出用于将挂车106驻停在还车位670的示例方法900的流程图。方法900例如在牵引车104的控制器206内实施，一旦挂车106正确定位于还车位670内，就调用方法900以使牵引车104从挂车106脱挂。

当还车位是装卸台时，执行框902。框902，方法900开始检查装卸台状态信号。框902的某例中，控制器206接收装卸台632的装卸台状态信号以确定装卸台632是否准备好接收挂车106。框904，方法900调用挂车脱挂功能。框904的某例中，控制器206调用图4所示脱挂序列450以使牵引车104从挂车106脱挂。例如，脱挂序列450使紧急空气管线从挂车106断连，打开FW 222上的轮锁，驱动牵引车104前行一小段限定距离以使挂车106前沿保持在FW222上，降低FW 222使得挂车106的起落架306落到地面上，然后驱动牵引车104前行以使其从挂车106下方驶出。

框906，方法900执行障碍物检查。框906的某例中，控制器206在驱动牵引车104前行之前使用摄像头218和LiDAR 220之一者或两者来检查牵引车104前方的障碍物。

整备路径生成

图10A至图10D为示出如何基于牵引车104和挂车106(下文称作车辆1002)相对于指定还车位670的定位和定向来确定整备路径674(参见图6)的示例平面示意图。当将挂车106从提车位(例如提车位660)移动到还车位(例如还车位670)，车辆1002可以遵循环路1004，该环路1004限定牵引车104穿过一部分自主货场100所遵循的公共操纵路径。例如，环路1004限定自主货场100的停车坪路径，该路径沿第一方向经过还车位670前方而沿相反方向经过停车坪对侧，如图10A至图10D所示。据此，如图所示，针对指定的还车位670，环路1004具有近侧区域1006和远侧区域1008。根据车辆1002的定位和定向，可以生成四种可能形状的整备路径674，以当牵引车104遵循整备路径674时，使车辆1002定位对准以备牵引车104将挂车106倒入还车位670。例如，在整备路径674的终点，挂车106应当具有基本为零的挂车角度233。

图10A示出了第一场景，其中车辆1002定位于近侧区域1006内，结果生成由四个点P1、P2、P3、P4限定的第一示例形状的整备路径674(1)。点P1、P2、P3、P4相对于还车位670的前中心点定位，其中点P4与还车位670的前中心点相距整备横向距离1010，点P3和点P4与还车位670前沿相距整备纵向距离1012。点P1和点P2与还车位670前沿相距整备纵向距离1012加上冲出距离1013，限定牵引车104的操纵更好地对准挂车106。车辆1002的定向限定了整备路径674(1)所遵循的方向，车辆1002的当前定位限定了从车辆1002的当前定位到点P1的第一部分整备路径674(1)。车辆1002遵循整备路径674(1)行驶之后定位于点P4并对准，以备将牵引车104倒入还车位670。

图10B示出了第二场景，其中车辆1002定位于远侧区域1008内，结果生成由四个点P5、P6、P7、P8限定的第二示例形状的整备路径674(2)。点P5、P6、P7、P8相对于还车位670的前中心点定位，其中点P8与还车位670的前中心点相距整备横向距离1010，并且点P7和点P8是舞台距还车位670前沿的纵向距离1012。点P5和点P6与还车位670前沿相距整备纵向距离1012减去冲出距离1013，限定牵引车104的操纵更好地对准挂车106。车辆1002的定向限定了整备路径674(2)所遵循的方向，车辆1002的当前定位限定了从车辆1002的当前定位到点P5的第一部分整备路径674(2)。车辆1002遵循整备路径674(2)行驶之后定位于点P8并对准，以备将牵引车104倒入还车位670。

图10C示出了第三场景，其中车辆1002定位于近侧区域1006内，结果由平滑曲线生成器生成从车辆1002的当前定位到整备点P9的第三示例形状的整备路径674(3)。点P9与还车位670的前中心点相距整备横向距离1010且与还车位670的前沿相距整备纵向距离1012。车辆1002的定向限定了整备路径674(3)所遵循的方向，整备路径674(3)的起点切线和终点切线基本上平行于还车位670的前沿。车辆1002遵循整备路径674(3)行驶之后定位于点P9并对准，以备将牵引车104倒入还车位670。鉴于挂车106与牵引车104之间的初始角度较大，将挂车106与牵引车104对准无需基于冲出距离1013的操纵。

图10D示出了第四场景，其中车辆1002位于远侧区域1008内，结果由平滑曲线生成器生成从车辆1002的当前定位到整备点P10的第四示例形状的整备路径674(4)。点P10与还车位670的前中心点相距整备横向距离1010且与还车位670的前沿相距整备纵向距离1012。车辆1002的定向限定了整备路径674(4)所遵循的方向，整备路径674(4)的起点切线和终点切线基本上平行于还车位670的前沿。车辆1002遵循整备路径674(4)行驶之后定位于点P10并对准，以备将牵引车104倒入还车位670。鉴于挂车106与牵引车104之间的初始角度较大，将挂车106与牵引车104对准无需基于冲出距离1013的操纵。

某例中，整备横向距离1010和整备纵向距离1012可以基于挂车长度来限定。对于不同的挂车长度，整备横向距离1010和整备纵向距离1012可以有不同的距离值。此外，点P1到点P2、点P2到点P3、点P3到点P4、点P5到点P6、点P6到点P7、点P7到点P8之间的距离可以是整备横向距离1010的预设百分比。点P1到点P2、点P2到点P3、点P5到点P6、点P6到点P7可以皆为整备横向距离1010的第一百分比(或不同百分比)，并且点P3到点P4、点P7到点P8可以是整备横向距离1010的第二百分比(或不同百分比)，其中第二百分比大于第一百分比。不背离本发明保护范围的前提下，可以使用整备横向距离1010的其他距离和百分比。

基准标记

挂车106与装卸台632正确对准(参见图6B)对于允许货物上下挂车106的正确操作和移动而言至关重要。例如，装卸台632可以包括平台校平器、稳固钩等，期望挂车处于与之耦接的特定位置。因此，挂车106与装卸台632和装卸门634失准可能造成安全问题。尽管牵引车104无需“视野”也能够操纵挂车106进入装卸台632，但牵引车104可以使用一个或多个摄像头218来改善挂车106与装卸台632的对准。此外，为了便于在摄像头218的图像内识别装卸台632，可以在装卸台632施加一个或多个基准标记。

继续图6B的示例，图11为挂车106到达之前装卸台632(2)的正视图，显示了定位于装卸门634(2)上方的两个基准标记1102(2)和1102(3)，一个基准标记1102(1)定位于相邻的装卸台634(3)与装卸台634(4)之间，一个基准标记1102(4)定位于装卸门634(3)和装卸门634(2)之间。然而，不背离本发明保护范围的前提下，可以使用更多或更少的基准标记。图12为示出了牵引车104将挂车106倒车到图11所示装卸台632(3)的透视图。图13示出了挂车106靠近装卸门634(3)时由摄像头218(2)捕捉到的示例图像1300。图11至图13最好是参阅下述内容。

每个基准标记1102定位于装卸台632，并且准确地确定该基准标记1102相对于至少对应装卸台632(例如，相对于装卸台的优选对准的中心线)的位置。某些实施例中，基准标记1102(2)和1102(4)定位于地面上两米的高度。一旦每个基准标记1102固定到装卸台632，即可勘测到该基准标记1102以准确地确定其相对于装卸台632的相对位置和/或其绝对位置。图11至图13的示例中，基准标记1102是QR码，可以包括唯一标识基准标记的信息，从而允许控制器206解码QR码并“查找”基准标记的对应位置。然而，不背离本发明保护范围的前提下，基准标记1102可以表示其他类型的基准标记。某些实施例中，基准标记1102是摄像头218易于检测到的回射体或活动灯。某些实施例中，可以标记(例如涂漆)装卸门634的门框，使其在捕捉的图像(例如图像1300)内易于标识。

如图12所示，牵引车104具有两个后置摄像头218(1)、218(2)，牵引车104的每一侧面例如靠近后视镜的位置定位一个摄像头，使得每个摄像头的后视场1202包含挂车106的相应侧面。当牵引车104将挂车106倒车到装卸台632(3)时，控制器206评估摄像头218捕捉的图像(例如图像1300)，标识图像中捕捉到的任何基准标记1102，并计算牵引车104相对于所标识的基准标记1102及其在图像内位置的相对导航方案。图13的示例中，图像1300包含基准标记1102(3)和基准标记1102(4)。通过使用基准标记1102，相较于方位单元216根据惯性导航系统和/或里程计所确定的定位和定向，对准模组260可以确定牵引车104相对于装卸台632(3)的改进定位和定向，其中可能出现漂移误差，在GPS信号的可用性方面也可能出现不连续性和峡谷效应误差。有利地，通过使用基准标记1102，对准模组260可以更准确地确定牵引车104相对于装卸台632的定位和定向，从而改善挂车106在装卸台632处的定位。例如，通过使用基准标记1102，牵引车104可以将挂车106(1)定位于装卸台632(3)，准确度在三英寸以内。

某些实施例中，另一个摄像头218(3)可以装配到与牵引车104耦接的伸缩杆1220上。当挂车106接近装卸台632时，伸缩杆1220可伸出以提高摄像头218(3)的有利据点，为摄像头218(3)提供挂车106上方的视野。例如，在建筑结构和/或其他约束阻止使用基准标记1102(2)和基准标记1102(3)但允许使用中央基准标记1102(5)的情况下，基准标记1102(5)可能对摄像头218(1)和摄像头218(2)不可见，因为挂车106(1)阻挡了摄像头218(1)和摄像头218(2)的对应视野。然而，定位于伸缩杆1220上的摄像头218(3)具有基准标记1102(5)的无障碍视野，从而摄像头218(3)间隔或基本连续捕捉到的图像可用于提供牵引车104的局部参考框架，允许对准模组260更准确地估计牵引车104的定位和定向。对准模组260处理来自摄像头218的图像，标识基准标记1102，并且基于摄像头218相对于牵引车104的定位和定向以及基准标记1102的已知位置来计算牵引车104的改进定位和定向。据此，也能更准确地确定挂车106(1)的位置，即基于挂车106(1)的长度及其相对于牵引车104的角度来确定。对准模组260确定牵引车104的局部定位时，也可以使用方位单元216所确定的定位和定向。可以间隔调用对准模组260，以随着时间推移维持牵引车104相对于装卸台632的局部定位和定向，从而削减漂移误差。

某些实施例中，随着牵引车104和挂车106逼近装卸台632(3)，对准模组260处理摄像头218(1)和摄像头218(2)所捕捉的图像(例如图像1300)，以标识基准标记1102在图像内的位置。然后，对准模组260基于摄像头218相对于牵引车104的光学配置以及定位和定向，确定牵引车104相对于基准标记1102已知位置(例如先前勘测位置)的定位和/或定向。由此，相较于方位单元216使用惯性导航系统和里程计(可能遭遇漂移)以及GPS信号(可能遭受可用性和峡谷效应)所确定的定位和定向，对准模组260提高了牵引车104的定位和/或定向精度。

某些实施例中，本地对象可以结合基准标记1102或替代基准标记1102使用。本地对象可以包括对准模组260可检测的环境对象，如涂漆车道标记(条纹)、装卸台封条、墙壁上标记、标牌等。某些实施例中，随着牵引车104和挂车106逼近装卸台632(3)，对准模组260处理摄像头218(1)和摄像头218(2)所捕捉的图像(例如图像1300)，以标识这些本地对象在图像内的位置。在图12中，装卸台边缘1210可以是装卸台封条。然后，对准模组260通过比较挂车106的边缘1212相对于本地对象1210的已知位置(例如先前勘测位置)并且基于摄像头218相对于牵引车104的光学配置以及定位和/或定向，确定牵引车104和挂车106的定位和/或定向。由此，相较于方位单元216使用惯性导航系统和里程计(可能遭遇漂移)以及GPS信号(可能遭受可用性和峡谷效应)所确定的定位和定向，对准模组260提高了牵引车104的定位和/或定向精度。

LiDAR“基准”定位

图14为具有两个邻近装卸门634(2)定位的LiDAR测杆1402(1)和LiDAR测杆1402(2)的装卸台632(3)的正视图。LiDAR测杆1402(1)和LiDAR测杆1402(2)是细直测杆，可附接(例如在每一端、夹紧到等)邻近装卸台632(3)的装卸门634(3)，如图14所示。LiDAR测杆1402具有已知尺寸和已知位置(例如基于勘测)。如图14所示，LiDAR测杆1402可以竖直或水平安装，不背离本发明保护范围的前提下，也可以采取其他角度(例如沿对角线、交叉等)和/或其他位置安装。

某些实施例中，附加的后向LiDAR 220(3)定位于伸缩杆1220上并提升到牵引车104上方，以在牵引车104将挂车106倒车到装卸台632时观察装卸台632。LiDAR 220(3)捕捉点云221以包含LiDAR测杆1402。该实施例中，对准模组260处理点云221并标识其中至少一个LiDAR测杆1402。由于LiDAR测杆1402是易于与点云221中背景结构区分开的结构件，对准模组260可以确定每个LiDAR测杆1402相对于牵引车104的准确位置，由此基于LiDAR测杆1402的已知位置以及LiDAR 220(3)相对于牵引车104的定位和定向来确定牵引车104相对于装卸台632(3)的准确定位和定向。

有利地，通过检测点云221中的LiDAR测杆1402，相较于方位单元216使用惯性导航系统和里程计(可能遭遇漂移)以及GPS信号(可能遭受可用性和峡谷效应)所确定的定位和定向，对准模组221提高了牵引车104的定位和/或定向精度。

某些实施例中，如图14所示，LiDAR测杆1402和基准标记1102可以定位于装卸台632(3)，由此对准模组260使用摄像头218所捕捉的基准标记1102的图像以及LiDAR 220所捕捉的包含LiDAR测杆1402的点云221，提高了牵引车104的定位和/或定向精度。此外，对准模组260可以基于可能有利于特定方案的当前操作条件(例如天气、照明、当日时间等)选择性使用基准标记1102和/或LiDAR测杆1402中一者或两者。而且，对准模组260可以使用摄像头218所捕捉的基准标记1102来准确估计牵引车104的运动平移分量，并且可以使用LiDAR测杆1402和点云221的平面拟合来准确估计牵引车104的运动旋转分量。有利地，通过使用基准标记1102以及LiDAR测杆1402，对准模组260进一步提高了牵引车104的定位和定向精度。

方位单元216可以提供牵引车104相对于参考网格的坐标位置(例如使用GPS时的纬度和经度)，其中勘测自主货场100处的基础设施并参考同一网格。据此，牵引车104相对于装卸台632(3)的定位和定向精度依赖于：(a)自主货场100处基础设施的勘测精度；(b)GPS所确定的牵引车104定位和定向精度。有利地，基准标记1102和/或LiDAR测杆1402提供独立于GPS的局部参考。当摄像头218和/或LiDAR 220中一者或多者捕捉到对应的基准标记1102或LiDAR测杆1402时，对准模组260处理对应的图像和/或点云221以推断牵引车104相对于基准标记1102和/或LiDAR测杆1402勘测位置的定位和定向。这样推断的定位和定向可以结合GPS所确定的定位和定向使用，或者可用于提供独立于GPS的牵引车104定位和定向。某些实施例中，所推断的定位和定向可用作防止GPS误差和/或测量误差的保障措施。

改进挂车定位

此外，在牵引车104包括伸缩杆1220以及安装到伸缩杆1220的摄像头218(3)和LiDAR 220(3)中一者或两者的情况下，对准模组260还可标识图像和/或点云221内的挂车106(例如后端或侧面)，从而确定：(a)挂车106相对于牵引车104的改进挂车角度233(参见标题为“Systems and Methods for Determining an Articulated Trailer Angle(用于确定铰接式挂车角度的系统及方法”的共同专利申请)；(b)至少挂车106的后端相对于基准标记1102和/或LiDAR测杆1402的定位和定向。亦即，对准模组260可以通过处理包含基准标记1102和/或LiDAR测杆1402的捕捉图像和/或点云221中一者或两者并且基于基准标记1102和/或LiDAR测杆1402的已知位置，确定牵引车104和挂车106的改进定位和定向。

通常，基于挂车角度233和牵引车104的当前定位和定向来估计挂车106的后端位置。有利地，通过确定挂车106的后端相对于装卸台632的位置，牵引车104可以更准确地将挂车106定位于装卸台632。

某些实施例中，对准模组260可以补充地或替代地通过基于摄像头218(1)、摄像头218(2)和/或摄像头218(3)所捕捉的图像内挂车106后端与基准标记1102的位置差来确定挂车106后端的中心线与装卸台632的中心线之间的横向差异，确定挂车106后端的位置调整。例如，基于基准标记1102相对于装卸台632中心线的已知位置以及摄像头218所捕捉的图像(例如图13中的图像1300)内检测到的挂车106后端和基准标记1102的位置，对准模组260可以估计挂车106与装卸台632中心线的偏差。该偏差可以输入到操纵模组240以允许牵引车104校正偏差。类似地，在LiDAR测杆1402相对于装卸台632中心线的位置已知的情况下，对准模组260可以通过确定检测到的挂车106部分与检测到的LiDAR测杆1402之间的距离来估计挂车106相对于装卸台632中心线的偏差。

不背离本发明保护范围的前提下，可以对上述方法及系统进行更改。故应注意，上文描述包含或附图显示的内容应解释为说明性而非限制性。所附权利要求旨在涵盖本文描述的所有一般特征和具体特征以及本发明方法及系统保护范围的所有陈述，就语言来说介乎二者之间。

特征组合

不背离本发明保护范围的前提下，上述特征以及下面要求保护的特征可以采取各种方式组合。下列示例说明了一些可能的非限制性组合：

(A1)一种用于定位对准自主牵引车以备牵引车与位于提车位的铰接式挂车耦接的方法包括：确定牵引车的当前定位和定向；基于当前定位和提车位的位置来确定整备路径，该整备路径终止于与提车位相对应的整备点；控制牵引车遵循整备路径到达整备点。

(A2)根据实施例(A1)，还包括：确定与所述提车位相对应的驶过路径；控制所述牵引车遵循所述驶过路径倒车回所述整备点；当所述牵引车遵循所述驶过路径行驶时，捕捉与所述提车位相对应的数据；处理所述数据以检测所述提车位内存在挂车。

(A3)根据实施例(A1)或(A2)中任一实施例，所述捕捉数据包括使用安装在所述牵引车上的摄像头捕捉所述提车位的至少两个图像，并且所述处理数据包括对所述至少两个图像进行立体处理来检测存在挂车。

(A4)根据实施例(A1)至(A3)中任一实施例，所述捕捉数据包括使用安装在所述牵引车上的LiDAR捕捉所述提车位的点云，并且所述处理数据包括处理所述点云来检测存在挂车。

(A5)根据实施例(A1)至(A4)中任一实施例，还包括：当未检测到存在挂车时，请求远程操作者的协助。

(A6)根据实施例(A1)至(A5)中任一实施例，还包括：从所述整备点进行操纵，以将所述牵引车定位于参考路径上、横向对准所述提车位的前端中心并且背对所述挂车；使所述牵引车沿着所述参考路径直线向后倒车。

(A7)根据实施例(A1)至(A6)中任一实施例，还包括：执行挂接功能，以将所述牵引车挂接至所述挂车。

(A8)根据实施例(A1)至(A7)中任一实施例，还包括：接收与提车位相关联的装卸台状态信号，该装卸台状态信号指示装卸台准备好让所述牵引车耦接至所述挂车。

(A9)根据实施例(A1)至(A8)中任一实施例，还包括：使用安装在所述牵引车上的挂车ID捕捉器从所述提车位内的挂车捕捉挂车标识符；确定所述挂车标识符指示所述挂车是预期的挂车。

(B1)一种用于定位对准耦接至铰接式挂车的自主牵引车以备牵引车将挂车倒车到还车位的方法包括：确定牵引车和挂车的当前定位和当前定向；基于当前定位来确定具有一定形状的整备路径以及位于整备路径终点的整备点；控制牵引车遵循整备路径到达整备点；整备路径的形状设计为遵循整备路径到达整备点之后，牵引车和挂车定位成待倒车到还车位。

(B2)根据实施例(B1)，还包括：确定从所述整备点到所述还车位的倒车路径；控制所述牵引车使所述挂车沿着所述倒车路径倒车到所述还车位。

(B3)根据实施例(B1)或(B2)中任一实施例，还包括：基于所述牵引车的当前定位和当前定向、所述挂车的长度以及指示所述牵引车与挂车之间角度的挂车角度来确定所述挂车的当前定位。

(B4)根据实施例(B1)至(B3)中任一实施例，还包括：接收与所述还车位相关联的装卸台状态信号，其指示装卸台准备好接收所述挂车。

(B5)根据实施例(B1)至(B4)中任一实施例，还包括：检测所述挂车相对于所述倒车路径的当前定位超出预定义容差并调用重试，包括：控制所述牵引车沿着所述还车位的参考路径前行；控制所述牵引车使所述挂车沿着所述参考路径倒车到所述还车位。

(B6)根据实施例(B1)至(B5)中任一实施例，确定所述当前定位处于所述牵引车所遵循的操纵环路的近侧区域之内；基于相对于所述还车位定位的四个点P1、P2、P3、P4来生成所述整备路径，其中，点P4位于所述整备路径终点且与所述还车位的前端中心相距整备横向距离，点P3和点P4与所述还车位的前端相距整备纵向距离，点P1和点P2与所述还车位的前端相距所述整备纵向距离加上冲出距离。

(B7)根据实施例(B1)至(B6)中任一实施例，确定所述当前定位处于所述牵引车所遵循的操纵环路的远侧区域之内；基于相对于所述还车位定位的四个点P5、P6、P7、P8来生成所述整备路径，其中，点P8位于所述整备路径终点且与所述还车位的前端中心相距整备横向距离，点P7和点P8与所述还车位的前端相距整备纵向距离，点P5和点P6与所述还车位的前端相距所述整备纵向距离减去冲出距离。

(B8)根据实施例(B1)至(B7)中任一实施例，确定所述当前定位处于所述牵引车所遵循的操纵环路的近侧区域之内；使用平滑曲线生成器来将所述整备路径生成为所述当前定位与所述整备路径终点处的点P9之间的连续曲线，其中，所述整备路径在所述当前定位处的第一切线与所述整备路径在点P9处的第二切线基本上平行于所述还车位的前端，并且所述点P9与所述还车位的前端中心相距整备横向距离并且与所述还车位的前端相距整备纵向距离。

(B9)根据实施例(B1)至(B8)中任一实施例，确定所述当前定位处于所述牵引车所遵循的操纵环路的远侧区域之内；使用平滑曲线生成器来将所述整备路径生成为所述当前定位与所述整备路径终点处的点P10之间的连续曲线，其中，所述整备路径在所述当前定位处的第一切线与所述整备路径在点P10处的第二切线基本上平行于所述还车位的前端，并且所述点P10与所述还车位的前端中心相距整备横向距离并且与所述还车位的前端相距整备纵向距离。

(B10)根据实施例(B1)至(B9)中任一实施例，还包括：使用安装在所述牵引车上的LiDAR捕捉与所述还车位相对应的点云；处理所述点云来检测所述还车位内的任何障碍物；当检测到一个或多个对象时停止所述牵引车。

(B11)根据实施例(B1)至(B10)中任一实施例，还包括：在所述整备点处确定指示所述牵引车与所述挂车之间角度的挂车角度在预定义容差范围内非零；控制所述牵引车直线前移预定义距离；控制所述牵引车直线后移到所述整备点。

(B12)根据实施例(B1)至(B11)中任一实施例，还包括：使用附接至所述牵引车的至少一个摄像头来捕捉定位于相对于所述还车位已知位置处的至少一个基准标记的至少一个图像；基于所述至少一个图像内所述至少一个基准标记的位置来确定所述牵引车的改进当前定位和/或改进当前定向。

(B13)根据实施例(B1)至(B12)中任一实施例，还包括：使用附接至所述牵引车的至少一个LiDAR来捕捉点云，所述点云包括定位于相对于所述还车位已知位置处的至少一个基准标记，其中，所述至少一个基准标记是LiDAR测杆；基于所述点云内所述至少一个基准标记的位置来确定所述牵引车的改进当前定位和/或改进当前定向。

Claims (22)

1.一种用于定位对准自主牵引车以备牵引车与位于提车位的铰接式挂车耦合的方法，该方法包括：

确定所述牵引车的当前定位和定向；

基于所述当前定位和提车位的位置来确定整备路径，所述整备路径终止的整备点与所述提车位相对应；

控制所述牵引车遵循所述整备路径到达所述整备点。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定与所述提车位相对应的驶过路径；

控制所述牵引车遵循所述驶过路径倒车回所述整备点；

当所述牵引车遵循所述驶过路径行驶时，捕捉与所述提车位相对应的数据；

处理所述数据以检测所述提车位内存在挂车。

3.根据权利要求2所述的方法，捕捉数据包括使用安装在所述牵引车上的摄像头捕捉所述提车位的至少两个图像，并且处理数据包括对所述至少两个图像进行立体处理来检测存在挂车。

4.根据权利要求2所述的方法，捕捉数据包括使用安装在所述牵引车上的LiDAR捕捉所述提车位的点云，并且处理数据包括处理所述点云来检测存在挂车。

5.根据权利要求2所述的方法，还包括：当未检测到存在挂车时，请求远程操作者的协助。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

从所述整备点进行操纵，以将所述牵引车定位于参考路径上、横向对准所述提车位的前端中心并且背对所述挂车；

使所述牵引车沿着所述参考路径直线向后倒车。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：执行挂接功能，以将所述牵引车挂接至所述挂车。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：接收与提车位相关联的装卸台状态信号，该装卸台状态信号指示装卸台准备好让所述牵引车耦接至所述挂车。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

使用安装在所述牵引车上的挂车ID捕捉器从所述提车位内的挂车捕捉挂车标识符；

确定所述挂车标识符指示所述挂车是预期的挂车。

10.一种用于定位对准耦接至铰接式挂车的自主牵引车的方法，以备牵引车将挂车倒车到还车位，包括：

确定所述牵引车和所述挂车的当前定位和当前定向；

基于所述当前定位来确定一定形状的整备路径以及位于整备路径终点的整备点；

控制所述牵引车遵循所述整备路径到达所述整备点，

其中，所述整备路径的形状设计为遵循所述整备路径到达所述整备点之后，所述牵引车和所述挂车定位成待倒车到所述还车位。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

确定从所述整备点到所述还车位的倒车路径；

控制所述牵引车使所述挂车沿着所述倒车路径倒车到所述还车位。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：基于所述牵引车的当前定位和当前定向、所述挂车的长度以及指示所述牵引车与挂车之间角度的挂车角度来确定所述挂车的当前定位。

13.根据权利要求10所述的方法，还包括：接收与所述还车位相关联的装卸台状态信号，该装卸台状态信号指示装卸台准备好接收所述挂车。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括：检测所述挂车相对于所述倒车路径的当前定位超出预定义容差并调用重试，包括：

控制所述牵引车沿着所述还车位的参考路径前行；

控制所述牵引车使所述挂车沿着所述参考路径倒车到所述还车位。

15.根据权利要求10所述的方法，所述确定整备路径包括：

确定所述当前定位处于所述牵引车所遵循的操纵环路的近侧区域之内；

基于相对于所述还车位定位的四个点P1、P2、P3、P4来生成所述整备路径，其中，点P4位于所述整备路径终点且与所述还车位的前端中心相距整备横向距离，点P3和点P4与所述还车位的前端相距整备纵向距离，点P1和点P2与所述还车位的前端相距所述整备纵向距离加上冲出距离。

16.根据权利要求10所述的方法，所述确定集结路径包括：

确定所述当前定位处于所述牵引车所遵循的操纵环路的远侧区域之内；

基于相对于所述还车位定位的四个点P5、P6、P7、P8来生成所述整备路径，其中，点P8位于所述整备路径终点且与所述还车位的前端中心相距整备横向距离，点P7和点P8与所述还车位的前端相距整备纵向距离，点P5和点P6与所述还车位的前端相距所述整备纵向距离减去冲出距离。

17.根据权利要求10所述的方法，所述确定整备路径包括：

确定所述当前定位处于所述牵引车所遵循的操纵环路的近侧区域之内；

使用平滑曲线生成器来将所述整备路径生成为所述当前定位与所述整备路径终点处的点P9之间的连续曲线，其中，所述整备路径在所述当前定位处的第一切线与所述整备路径在点P9处的第二切线基本上平行于所述还车位的前端，并且所述点P9与所述还车位的前端中心相距整备横向距离并且与所述还车位的前端相距整备纵向距离。

18.根据权利要求10所述的方法，所述确定整备路径包括：

确定所述当前定位处于所述牵引车所遵循的操纵环路的远侧区域之内；

使用平滑曲线生成器来将所述整备路径生成为所述当前定位与所述整备路径终点处的点P10之间的连续曲线，其中，所述整备路径在所述当前定位处的第一切线与所述整备路径在点P10处的第二切线基本上平行于所述还车位的前端，并且所述点P10与所述还车位的前端中心相距整备横向距离并且与所述还车位的前端相距整备纵向距离。

19.根据权利要求10所述的方法，还包括：

使用安装在所述牵引车上的LiDAR捕捉与所述还车位相对应的点云；

处理所述点云来检测所述还车位内的任何障碍物；

当检测到一个或多个对象时停止所述牵引车。

20.根据权利要求10所述的方法，还包括：

在所述整备点处确定指示所述牵引车与所述挂车之间角度的挂车角度在预定义容差范围内非零；

控制所述牵引车直线前移预定义距离；

控制所述牵引车直线后移到所述整备点。

21.根据权利要求10所述的方法，还包括：

使用附接至所述牵引车的至少一个摄像头来捕捉定位于相对于所述还车位已知位置处的至少一个基准标记的至少一个图像；

基于所述至少一个图像内所述至少一个基准标记的位置来确定所述牵引车的改进当前定位和/或改进当前定向。

22.根据权利要求10所述的方法，还包括：

使用附接至所述牵引车的至少一个LiDAR来捕捉点云，所述点云包括定位于相对于所述还车位已知位置处的至少一个基准标记，其中，所述至少一个基准标记是LiDAR测杆；

基于所述点云内所述至少一个基准标记的位置来确定所述牵引车的改进当前定位和/或改进当前定向。