CN117980208A - 检测和定位道路路面上的对轮胎和/或运载工具完整性有危险或潜在危险的障碍/元素的方法和系统 - Google Patents

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CN117980208A CN202280062888.4A CN202280062888A CN117980208A CN 117980208 A CN117980208 A CN 117980208A CN 202280062888 A CN202280062888 A CN 202280062888A CN 117980208 A CN117980208 A CN 117980208A
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V·博托洛托
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Abstract

本发明涉及用于检测和定位道路路面上的障碍/元素的方法(1)，包括：获取(11)与在道路上驾驶的机动运载工具的轮有关的轮速度值、以及与轮速度值相关联且指示机动运载工具的相应位置的地理参考数据；通过识别轮遭遇障碍/元素时的进入时刻以及轮越过了障碍/元素时的离开时刻，并且通过基于与在进入时刻和离开时刻之间包括的碰撞相关时刻有关的所获取轮速度值的最大值和最小值、以及与紧挨在进入时刻之前的第一无碰撞时刻有关的所获取轮速度值的平均值而计算与障碍/元素有关的标准化峰对峰值，来基于所获取轮速度值而检测(12)道路上存在的障碍/元素；基于标准化峰对峰值来确定(13)与障碍/元素相关联的严重性程度；基于与所获取轮速度值中的一个或多于一个轮速度值相关联的所获取地理参考数据来确定(14)障碍/元素的位置，该一个或多于一个轮速度值与碰撞相关时刻和/或第一无碰撞时刻和/或紧接在离开时刻之后的第二无碰撞时刻有关；以及将障碍/元素的位置连同与障碍/元素相关联的严重性程度一起存储(15)。

Description

检测和定位道路路面上的对轮胎和/或运载工具完整性有危 险或潜在危险的障碍/元素的方法和系统
技术领域
本发明涉及如下的方法和系统，该方法和系统用于检测和定位道路路面上的对轮胎和/或运载工具完整性有危险或潜在危险的障碍/元素(例如，坑洼、隆起等)，用于确定检测到的障碍/元素的严重性程度/级别，并且优选地还用于确定检测到的障碍/元素的一个或多于一个几何特征。
背景技术
众所周知，道路路面需要被设计成确保滚动表面基本规则且变形小，以满足在其上驾驶的机动运载工具的安全性和舒适性要求。
事实上，机动运载工具的轮相对于/针对道路路面上的障碍(诸如坑洼、隆起等)的碰撞可能对轮的轮胎(特别是对其胎体(即胎身))和/或机动运载工具(例如，对轮辋和/或悬架)造成损坏。
例如，轮胎侧壁上的外部凸起通常指示由于相对于/针对障碍的碰撞而导致胎体内部的帘线已经断裂，这是因为在隆起和坑洼等物体上驾驶可能导致个体帘线断裂。
如果损坏的轮胎(例如，具有一些损坏的帘线的轮胎)没有被及时检测到，且因此没有被及时修理/更换，通过保持使用所述损坏的轮胎的驾驶，存在(例如，在损坏的轮胎进一步相对于/针对其他障碍进行碰撞的情况下)完全损坏/破坏轮胎胎体、甚至损坏轮辋和/或悬架的风险。
因此，在汽车领域，明显感到需要能够自动且及时地检测对机动运载工具轮胎的潜在损坏的轮胎损坏检测技术。
例如，这种已知的解决方案在申请人的国际申请WO 2019/229627 A1、WO 2019/229628A1、WO 2019/229629A1、WO 2019/229630A1和WO 2019/229634A1中公开。
特别地，WO 2019/229627 A1涉及轮胎损坏检测系统，该系统包括获取装置、处理系统和通知装置。该获取装置机载地安装在配备有两个或多于两个装有轮胎的轮的机动运载工具上、耦接到机动运载工具的运载工具总线、并且被配置为从运载工具总线获取指示机动运载工具和所述机动运载工具的轮的速度的信号、并且输出指示机动运载工具和其轮的速度的量。处理系统被配置为：存储预定轮胎损坏模型、并且从获取装置接收指示机动运载工具和所述机动运载工具的轮的速度的量、并且被编程为基于指示机动运载工具和所述机动运载工具的轮的速度的量来计算指示轮速度与机动运载工具速度的比率的标准化轮速度、并且基于预定轮胎损坏模型和标准化轮速度来检测对机动运载工具的轮的轮胎的潜在损坏。通知装置被配置为：如果由处理系统检测到对机动运载工具的轮的轮胎的潜在损坏，则向与机动运载工具相关联的用户用信号通知检测到的潜在损坏。在根据WO 2019/229627 A1的轮胎损坏检测系统中，处理系统是无线和远程连接到获取装置的云计算系统，而通知装置是与用户相关联并经由一个或多于一个有线和/或无线网络远程连接到云计算系统的电子通信装置。
代替地，WO 2019/229628 A1涉及轮胎损坏检测方法，该方法包括轮胎损坏检测步骤，该步骤包括：提供获取装置，该获取装置机载地安装在配备有两个或多于两个装有轮胎的轮的机动运载工具上、并且耦接到该机动运载工具的运载工具总线以及存储预定轮胎损坏模型的处理装置/系统；通过获取装置从所述运载工具总线获取指示机动运载工具和所述机动运载工具的轮的速度的信号；由所述获取装置输出指示所述机动运载工具及其轮的速度的量；通过处理装置/系统从获取装置接收指示机动运载工具和所述机动运载工具的轮的速度的量；由处理装置/系统基于指示机动运载工具和所述机动运载工具的轮的速度的量，计算指示轮速度与机动运载工具速度的比率的标准化轮速度；以及由处理装置/系统基于预定轮胎损坏模型和标准化轮速度来检测对机动运载工具的轮的轮胎的潜在损坏。根据WO 2019/229628 A1的轮胎损坏检测方法还包括初步步骤，其包括：进行涉及测试轮胎以不同机动运载工具速度相对于/针对不同障碍的碰撞的测试；在进行的测试期间测量/获取测试相关的轮和机动运载工具速度；基于测试相关的轮和机动运载工具速度来计算测试相关标准化轮速度；以及基于测试相关标准化轮速度和对应于测试轮胎碰撞的测试相关机动运载工具速度，确定将由处理装置/系统在轮胎损坏检测步骤中使用的预定轮胎损坏模型。
此外，WO 2019/229629 A1涉及轮胎损坏检测系统，该系统包括获取装置、处理系统和通知装置。该获取装置机载地安装在配备有两个或多于两个装有轮胎的轮的机动运载工具上、耦接到机动运载工具的运载工具总线、并且被配置为从运载工具总线获取指示机动运载工具的轮的速度的信号并输出指示轮速度的量。处理系统被配置为：存储预定轮胎损坏模型，并且从获取装置接收指示轮速度的量，并且被编程为基于指示轮速度的量来计算指示轮速度与指示机动运载工具速度的平均轮速度的比率的标准化轮速度，并且基于预定轮胎损坏模型和标准化轮速度来检测机动运载工具的轮的轮胎的潜在损坏。通知装置被配置为：如果由处理系统检测到对机动运载工具的轮的轮胎的潜在损坏，则向与机动运载工具相关联的用户用信号通知检测到的潜在损坏。在根据WO 2019/229629 A1的轮胎损坏检测系统中，处理系统是无线和远程连接到获取装置的云计算系统，而通知装置是与用户相关联并经由一个或多于一个有线和/或无线网络远程连接到云计算系统的电子通信装置。
此外，WO 2019/229630 A1涉及轮胎损坏检测方法，该方法包括轮胎损坏检测步骤，该步骤包括：提供获取装置，该获取装置机载地安装在配备有两个或多于两个装有轮胎的轮的机动运载工具上、并且耦接到该机动运载工具的运载工具总线以及存储预定轮胎损坏模型的处理装置/系统；由获取装置从运载工具总线获取指示机动运载工具的轮的速度的信号；由获取装置输出指示轮速度的量；由处理装置/系统从获取装置接收指示轮速度的量；由处理装置/系统基于指示轮速度的量来计算指示轮速度与指示机动运载工具速度的平均轮速度的比率的标准化轮速度；以及由处理装置/系统基于预定轮胎损坏模型和标准化轮速度来检测对机动运载工具的轮的轮胎的潜在损坏。根据WO 2019/229630A1的轮胎损坏检测方法还包括初步步骤，该初步步骤包括：进行涉及测试轮胎以不同机动运载工具速度相对于/针对不同障碍的碰撞的测试；在进行的测试期间测量/获取测试相关轮速度；基于测试相关轮速度来计算测试相关标准化轮速度；以及基于对应于测试轮胎碰撞的测试相关标准化轮速度和相关联的测试相关平均轮速度，确定处理装置/系统在轮胎损坏检测步骤中要使用的预定轮胎损坏模型。
此外，WO 2019/229634 A1涉及轮胎损坏检测系统，该系统包括获取装置和处理装置/系统。该获取装置机载地安装在配备有两个或多于两个装有轮胎的轮的机动运载工具上、耦接到机动运载工具的运载工具总线、并且被配置为从运载工具总线获取指示机动运载工具的轮的速度的信号并输出指示轮速度的量。处理装置/系统被配置为存储预定轮胎损坏模型，该模型包括与不同参考轮速度值有关的预定阈值集合以及与不同参考轮速度值有关的预定时间长度集合、并且从获取装置接收指示轮速度的量、并且被编程为：通过滑动时间窗口分析轮速度；基于紧挨在滑动时间窗口之前和/或之后的作为轮速度值的给定参考轮速度值或轮速度值的平均，选择预定阈值之一和预定时间长度之一，其中所述滑动时间窗口具有所选择的预定时间长度；检测滑动时间窗口内的轮速度的最大值和最小值；计算所述最大值和最小值之间的差；计算所述最大值和最小值之间的差与给定参考轮速度值的比率；以及如果所述最大值和最小值之间的差与给定参考轮速度值的比率超过所选择的预定阈值，则检测对机动运载工具的轮的轮胎的潜在损坏。
发明内容
鉴于上述情况，申请人认为有必要进行深入研究，以尝试开发创新的技术解决方案，以用于检测和定位道路路面上的对轮胎和/或运载工具完整性有危险或潜在危险的障碍/元素(例如，坑洼、隆起等)，用于确定检测到的障碍/元素的严重性程度/级别，并且优选地还用于确定检测到的障碍/元素的一个或多于一个几何特征，从而还能够将检测到的危险障碍/元素的位置用信号通知给驾驶员(以允许他们避开或以适当降低的速度应对所述危险障碍/元素)和/或道路管理公司(例如，以适当地规划和/或使道路维护工作优先)。以这种方式，申请人完成了本发明。
因此，本发明的目的是提供技术解决方案，以用于检测和定位道路路面上的对轮胎和/或运载工具完整性有危险或潜在危险的障碍/元素，用于确定检测到的障碍/元素的严重性程度/级别，并且优选地还用于确定检测到的障碍/元素的一个或多于一个几何特征。
本发明实现了这一目的和其他目的，这是因为本发明涉及如所附权利要求中所定义的用于检测和定位道路路面上的障碍/元素的方法和系统。
特别地，本发明涉及一种用于检测和定位道路路面上的障碍/元素的方法，包括：
·获取
-与在道路上驾驶的机动运载工具的轮有关的轮速度值，以及
-与所述轮速度值相关联并且指示所述机动运载工具的相应位置的地理参考数据；
·通过以下操作，基于所获取的轮速度值来检测道路上存在的障碍/元素：
-识别所述轮遭遇所述障碍/元素时的进入时刻、以及所述轮越过了所述障碍/元素时的离开时刻，以及
-基于以下项，计算与所述障碍/元素有关的标准化峰对峰值：
-与在所述进入时刻和所述离开时刻之间包括的碰撞相关时刻有关的所获取的轮速度值的最大值和最小值，以及
-与紧挨在所述进入时刻之前的第一无碰撞时刻有关的所获取的轮速度值的平均值；
·基于所述标准化峰对峰值来确定与所述障碍/元素相关联的严重性程度；
·基于与所获取的轮速度值中的一个或多于一个轮速度值相关联的所获取的地理参考数据来确定所述障碍/元素的位置，其中，该一个或多于一个轮速度值与所述碰撞相关时刻和/或所述第一无碰撞时刻和/或紧接在所述离开时刻之后的第二无碰撞时刻有关；以及
·将所述障碍/元素的位置连同与所述障碍/元素相关联的严重性程度一起存储。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将参考附图(全部不按比例)描述纯粹作为非限制性示例的优选实施例，其中：
·图1示意性地例示了根据本发明优选实施例的危险障碍/元素检测和定位方法；
·图2和图3示出了机动运载工具的轮碰撞坑洼时轮速度行为随时间的示例；
·图4示出了机动运载工具的轮相对于/针对道路路面上的障碍/元素的碰撞的不同严重性程度的示例；
·图5示出了申请人通过以不同速度驾驶机动运载工具而进行的针对不同高度的隆起的碰撞测试结果的示例；
·图6示出了与不同完整性程度有关的图的示例；
·图7示出了与意大利罗马地区有关的地图的示例，其中将检测到的危险障碍/元素连同与该危险障碍/元素有关的相应严重性程度一起示出；以及
·图8示意性地例示了根据本发明一般实施例的危险障碍/元素检测和定位系统，该系统被设计成执行图1所示的危险障碍/元素检测和定位方法。
具体实施方式
下面的讨论是为了使本领域技术人员能够制造和使用本发明。在不脱离所要求保护的本发明的范围的情况下，对实施例的各种修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明不旨在限于所示和描述的实施例，而是给予与所附权利要求中定义的特征一致的最广泛的保护范围。
本发明涉及如下的方法，其用于检测和定位道路路面上的对轮胎和/或运载工具完整性有危险或潜在危险的障碍/元素(例如，坑洼、隆起等)，用于确定检测到的障碍/元素的严重性程度/级别，并且优选地还用于确定检测到的障碍/元素的一个或多于一个几何特征。
在这方面，图1示意性地例示了根据本发明优选实施例的危险障碍/元素检测和定位方法(整体由1表示)。
特别地，危险障碍/元素检测和定位方法1包括：
·获取(图1中的框11)
-与在道路上驾驶的机动运载工具(方便地，装有两个或多于两个轮的机动运载工具(诸如两轮或三轮摩托车、小汽车、公共汽车、卡车等)，其配备有内燃机或者为混合动力或电动类型)的轮有关的轮速度值，以及
-与轮速度值相关联并且指示机动运载工具的相应位置(例如，由机载地安装在所述机动运载工具上的全球导航卫星系统(GNSS)接收器(诸如全球定位系统(GPS)接收器等)提供的位置)的地理参考数据；
·通过以下操作，基于所获取的轮速度值来检测(图1中的框12)道路上存在的障碍/元素：
-识别轮遭遇障碍/元素时的进入时刻、以及轮已经越过所述障碍/元素时的离开时刻，以及
-基于以下项，计算与障碍/元素有关的标准化峰对峰值：
-与在进入时刻和离开时刻之间包括的碰撞相关时刻有关的所获取的轮速度值的最大值和最小值，以及
-与紧挨在进入时刻之前的第一无碰撞时刻有关的所获取的轮速度值的平均值，其中标准化峰对峰值方便地被计算为以下两项的比率：
-由于相对于/针对障碍/元素的碰撞而引起的轮速度的峰对峰值(即，轮速度的最大值与最小值之间的差)
-碰撞之前的轮速度的平均值(其中，所述平均值指示当碰撞所述障碍/元素时机动运载工具的速度)，
其中，所述比率表示相对于碰撞运载工具速度而标准化后的碰撞相关峰对峰轮速度；
·基于标准化峰对峰值来确定(图1中的框13)与检测到的障碍/元素相关联的严重性程度(即，检测到的障碍/元素对轮的轮胎的完整性的危险或潜在危险的程度/级别)；
·基于与所获取的轮速度值中的一个或多于一个轮速度值相关联的所获取的地理参考数据来确定(图1中的框14)检测到的障碍/元素的位置，其中，该一个或多于一个轮速度值与碰撞相关时刻(即，在进入时刻和离开时刻之间包括的时刻)和/或第一无碰撞时刻(即，紧挨在进入时刻之前的时刻)和/或紧接在离开时刻之后的第二无碰撞时刻有关；以及
·检测到的障碍/元素的所确定的位置连同与检测到的障碍/元素相关联的所确定的严重性程度一起存储(图1中的框15)在例如存储器或数据库上。
方便地，通过利用具有预定时间长度的滑动时间窗口分析所获取的轮速度值来识别进入时刻和离开时刻。优选地，所述预定时间长度是基于指示机动运载工具的当前速度(方便地，平均当前速度)的当前运载工具速度值而从预定窗口时间长度值(例如，所存储的预定窗口时间长度值)中选择的，其中可以基于所获取的轮速度值中的一个或多于一个轮速度值来方便地计算所述当前运载工具速度值。
方便地，计算与障碍/元素有关的标准化峰对峰值包括：
·形成
-具有与碰撞相关时刻(即，在进入时刻和离开时刻之间包括的这些时刻)有关的所获取的轮速度值的碰撞相关速度矢量，以及
-具有与第一无碰撞时刻(即，紧挨在进入时刻之前的这些时刻)有关的所获取的轮速度值的无碰撞速度矢量；以及
·基于以下项来计算标准化峰对峰值：
-碰撞相关速度矢量中的轮速度值的最大值和最小值，以及
-无碰撞速度矢量中的轮速度值的平均值(其中，如前所述，所述平均值指示机动运载工具在碰撞所述障碍/元素时的速度)。
优选地，基于计算出的标准化峰对峰值和指示机动运载工具在碰撞所述障碍/元素时的速度(方便地，平均速度)的碰撞运载工具速度值来确定(图1中的框13)与检测到的障碍/元素相关联的严重性程度。
特别地，可以通过以下操作来方便地获得碰撞运载工具速度值：
·将轮速度值(图1中的框11)连同机动运载工具的相应运载工具速度值一起获取，并且基于所获取的运载工具速度值中的与第一无碰撞时刻(即，紧挨在进入时刻之前的这些时刻)有关的一个或多于一个运载工具速度值来计算所述碰撞运载工具速度值；或者
·基于所获取的轮速度值中的与第一无碰撞时刻有关的一个或多于一个轮速度值(方便地，无碰撞速度矢量中的一个或多于一个轮速度值)来计算所述碰撞运载工具速度值。
方便地，获取轮速度值(图1中的框11)包括获取与机动运载工具的所有轮有关的轮速度值，其中，危险障碍/元素检测和定位方法1还包括基于与所获取的轮速度值中的一个或多于一个轮速度值相关联的所获取的地理参考数据来确定机动运载工具的行驶方向，其中该一个或多于一个轮速度值与第一无碰撞时刻和第二无碰撞时刻有关，并且其中，基于以下项来确定(图1中的框14)检测到的障碍/元素的位置：
·基于与所获取的轮速度值中的一个或多于一个轮速度值相关联的所获取的地理参考数据而确定的运载工具位置，其中该一个或多于一个轮速度值与碰撞相关时刻有关；
·已经碰撞了检测到的障碍/元素的轮在机动运载工具上的位置(例如，前/后右/左轮)；以及
·所确定的机动运载工具的行驶方向(由此以增加的精度确定所检测到的障碍/元素的位置，还识别所检测到的障碍/元素所位于的正确道路车道)。
优选地，危险障碍/元素检测和定位方法1还包括基于以下项来估计障碍/元素的第一几何特征(方便地，障碍/元素在机动运载工具的行驶方向上的长度)：
·所识别的进入时刻和离开时刻之间的时间差；以及
·与无碰撞时刻有关的所获取的轮速度值的平均值(方便地，无碰撞速度矢量中的轮速度值的平均值)、或者碰撞运载工具速度值。
此外，危险障碍/元素检测和定位方法1优选地还包括基于标准化峰对峰值、碰撞运载工具速度值和预定参考数据/阈值来估计障碍/元素的第二几何特征(方便地，障碍/元素的高度/深度)，其中所述预定参考数据/阈值可以通过以下操作而初步获得：
·进行涉及以不同的运载工具速度驾驶一个或多于一个机动运载工具的、相对于/针对具有不同的已知几何特征(例如，坑洼、隆起等，其具有不同的已知深度/高度和/或长度)的不同障碍/元素的碰撞测试；
·在进行的碰撞测试期间，测量/获取测试相关轮速度(以及方便地，还测量/获取测试相关运载工具速度)；以及
·基于测试相关轮速度(并且方便地，还基于测试相关运载工具速度)计算/确定随后要用于估计检测到的障碍/元素的第二几何特征的参考数据/阈值。
优选地，还基于(通过初步执行前述碰撞测试而方便地确定的)所述预定参考数据/阈值来确定(图1中的框13)与检测到的障碍/元素相关联的严重性程度。
优选地，危险障碍/元素检测和定位方法1还包括：
·向接近障碍/元素的驾驶员警告障碍/元素的存在(从而允许驾驶员避开或以适当降低的速度应对所述障碍/元素)；以及/或者
·将障碍/元素的确定位置连同与障碍/元素相关联的确定严重性程度(以及方便地，还有障碍/元素的估计的第一和/或第二几何特征)一起用信号通知给负责道路的道路管理公司(例如，从而允许所述道路管理公司适当地规划和/或使道路维护工作优先)。
危险障碍/元素检测和定位方法1可以有利地通过获取(图1中的框11)与单一类型或多个/不同类型的多个机动运载工具(例如，两轮或三轮摩托车和/或小汽车和/或公共汽车和/或卡车等，其配备有内燃机或者为混合动力或电动类型)的轮有关的轮速度值和地理参考数据(以及，方便地，还有运载工具速度值)来执行。
鉴于上述情况，危险障碍/元素检测和定位方法1能够通过检测和定位道路路面上存在的危险障碍/元素(例如坑洼、隆起等)，并且方便地还通过基于轮速度分析而估计危险障碍/元素的几何形状，来评估道路状况。
特别地，危险障碍/元素检测和定位方法1方便地提供关于道路危险障碍/元素的信息(诸如几何形状和地图上的位置等)，并且因此允许预先警告驾驶员以避开对所述道路危险障碍/元素的潜在碰撞(例如，通过预先用信号通知道路危险障碍/元素的存在并且通过建议适当地降低速度以防止损坏轮胎、轮辋、悬架等)。此外，通过利用危险障碍/元素检测和定位方法1，道路管理公司也可以方便地被通知道路危险障碍/元素，从而能够正确规划道路维护工作。此外，通过危险障碍/元素检测和定位方法1获得的信息也可以用于评估运载工具组件，诸如轮胎、悬架、转向系统和底盘等。
如前所述，检测道路路面上的障碍/元素(图1中的框12)需要正确识别与相对于/针对所述障碍/元素的碰撞有关的进入时刻和离开时刻，因此，需要正确识别与相对于/针对所述障碍/元素的碰撞之前的时刻(当速度几乎恒定时)有关的轮速度值和与碰撞期间的时刻(当速度通常根据障碍/元素类型(例如隆起或坑洼)而呈现最小值、然后最大值，反之亦然时)有关的轮速度值。
方便地，为了正确地识别要用于连续分析/处理的碰撞前时间窗口和碰撞后时间窗口，下面的数学公式可以有利地用于识别当轮接触障碍/元素(诸如坑洼等)的离开边缘时的时刻：
其中vi表示具有N个轮速度样本的预定时间长度的时间窗口中第i个轮速度值，表示所述时间窗口中的N个轮速度样本的平均轮速度，并且K表示预定常数阈值。
在这方面，可以参考图2和图3，其中图2和图3示出了对于机动运载工具、轮对坑洼碰撞时轮速度行为随时间的示例。特别地，具体参考图3，通过分析由对坑洼的碰撞产生的波形，可以识别进入时刻t0和离开时刻t1。此外，通过将时间差Δtimp＝t1-t0乘以碰撞运载工具速度值，可以获得坑洼的估计长度。
一旦识别了与被机动运载工具的轮撞击的障碍/元素有关的进入时刻和离开时刻，就可以根据下面的数学公式方便地计算相应的标准化峰对峰值P2P：
其中Vt表示前述碰撞相关速度矢量，该碰撞相关速度矢量包括与进入时刻t0和离开时刻t1之间(即，在碰撞的短暂时段期间)包括的时刻有关的轮速度值，并且Vp表示前述无碰撞速度矢量，该无碰撞速度矢量包括与紧挨在碰撞之前(即，紧挨在进入时刻t0之前)的时刻有关的轮速度值。
然后，可以基于计算出的标准化峰对峰值P2P来确定(图1中的框13)与被撞击的障碍/元素相关联的严重性程度。在这方面，可以参考图4，其中图4示出了机动运载工具的轮相对于/针对道路路面上的障碍/元素的碰撞的不同严重性程度的示例。
此外，如前所述，可以方便地进行初步碰撞测试。以这种方式，可以评估随着具有不同高度/深度和长度的不同障碍/元素、针对运载工具速度信号的相对峰对峰轮速度信号的指数行为。在这方面，可以参考图5，其中图5示出了申请人通过以不同速度驾驶机动运载工具、针对具有1cm的第一高度的第一隆起(连续线)、具有3cm的第二高度的第二隆起(点划线)、具有8cm的第三高度的第三隆起(虚线)而进行的碰撞测试的结果的示例。
如前所述，针对障碍/元素确定的严重性程度(图1中的框13)指示所述障碍/元素对轮胎完整性的危险或潜在危险。特别地，可以按以下方式通过重新调整用于碰撞测试的机动运载工具的标准化峰对峰响应P2P来方便地计算严重性程度：
·严重性＝1(非常轻)P2P<50％Exp；
·严重性＝2(轻) P2P>60％Exp；
·严重性＝3(中) P2P>80％Exp；
·严重性＝4(严重) P2P>100％Exp。
在这方面，可以参考图6，该图示出了与不同完整性程度有关的P2P与速度的图的示例。
因此，可以通过使用附加的、不同的隆起/坑洼几何形状和形态进行附加的碰撞测试来方便地调整参考阈值。
图7示出了与意大利罗马地区有关的地图的示例，其中将检测到的危险障碍/元素连同与该危险障碍/元素相关联的相应严重性程度一起示出。
本发明还涉及一种系统，其被设计成：
·检测和定位道路路面上的对轮胎和/或运载工具完整性有危险或潜在危险的障碍/元素(例如，坑洼、隆起等)；
·确定检测到的障碍/元素的严重性程度/级别；以及，
·优选地还确定检测到的障碍/元素的一个或多于一个几何特征。
在这方面，图8通过框图示意性地例示了根据本发明的一般实施例的危险障碍/元素检测和定位系统(整体以2表示)的功能架构，该系统被设计成执行危险障碍/元素检测和定位方法1。
特别地，危险障碍/元素检测和定位系统2包括获取部件21、处理部件22、存储部件23和通知部件24。
获取部件21被配置为执行危险障碍/元素检测和定位方法1的轮速度值和地理参考数据获取步骤(图1中的框11)。
方便地，获取部件21包括获取装置，该获取装置机载地安装在机动运载工具上并且耦接到机动运载工具的运载工具总线(例如，基于标准控制器局域网(CAN)总线)，以从所述运载工具总线获取轮速度值和地理参考数据(以及方便地，还有运载工具速度值)。
更一般地，获取部件21优选地包括多个获取装置，各个获取装置机载地安装在相应的机动运载工具上并且耦接到所述相应机动运载工具的相应运载工具总线，以从所述相应运载工具总线获取相应轮速度值和相应地理参考数据(以及方便地，还有相应运载工具速度值)。
处理部件22被配置为：
·从获取部件21接收所获取的轮速度值和地理参考数据(以及方便地，还有所获取的运载工具速度值)；
·执行危险障碍/元素检测和定位方法1的障碍/元素检测步骤(图1中的框12)、严重性程度确定步骤(图1中的框13)和位置确定步骤(图1中的框14)；以及
·方便地，还执行先前描述的估计检测到的障碍/元素的第一和/或第二几何特征的步骤。
可以根据以下项方便地实现处理部件22：
·分布式架构，其中，
-处理装置(例如，汽车类型的电子控制单元(ECU))机载地安装在机动运载工具上，并且连接到也安装在所述机动运载工具上的获取装置，以从所述获取装置接收所获取的轮速度值和地理参考数据(以及方便地，还有运载工具速度值)，或者
-更一般地，多个处理装置各自机载地安装在相应机动运载工具上，并且连接到也安装在所述相应机动运载工具上的相应获取装置，以从所述相应获取装置接收所述相应获取装置获取的相应轮速度值和地理参考数据(以及方便地，还有相应运载工具速度值)；或者
·集中式架构，其中使用云计算系统，云计算系统无线和远程连接到获取装置(例如，通过一个或多于一个移动通信技术，诸如2G、3G、4G和/或5G蜂窝电话技术)，以接收由所述获取装置获取的(相应)轮速度值和(相应)地理参考数据(以及方便地，还有(相应)运载工具速度值)。
存储部件23被配置为执行存储(图1中的框15)由处理部件22确定的检测到的障碍/元素的位置和相关联的严重性程度(以及方便地，还有检测到的障碍/元素的估计几何特征)的步骤。
存储部件23可以：
·通过以下操作而方便地实现在所述分布式架构中：
-机载地安装在机动运载工具上并且耦接到也安装在所述机动运载工具上的处理装置的数据存储器，或者
-更一般地，本地耦接到各个处理装置的相应数据存储器；或者
·通过耦接到云计算系统的数据库而方便地实现在在所述集中式架构中。
通知部件24被配置为执行向驾驶员和/或道路管理公司警告检测到的障碍/元素的步骤。
可以通过以下操作方便地实现通知部件24：
·安装在驾驶员使用的电子装置和/或道路管理公司的处理系统上的一个或多于一个软件应用；以及/或者
·驾驶员使用的机动运载工具上机载地提供的人机接口(HMI)部件。
综上所述，本发明的技术优势和创新特征对于本领域技术人员而言是显而易见的。
特别地，重要地再次指出，本发明能够实现道路路面上的对轮胎和/或运载工具完整性有危险或潜在危险的障碍/元素(诸如坑洼、隆起等)的检测、定位和严重性表征(并且方便地，还有几何形状表征)。
此外，本发明还能够将检测到的危险障碍/元素的位置用信号通知给驾驶员(以允许他们避开或以适当降低的速度应对所述危险障碍/元素)和/或道路管理公司(例如，以适当地规划和/或使道路维护工作优先)。
总之，明显的是，可以对本发明进行许多修改和变型，这些修改和变型落在所附权利要求中定义的本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种用于检测和定位道路路面上的障碍/元素的方法(1)，包括：
·获取(11)
-与在道路上驾驶的机动运载工具的轮有关的轮速度值，以及
-与所述轮速度值相关联并且指示所述机动运载工具的相应位置的地理参考数据；
·通过以下操作，基于所获取的轮速度值来检测(12)道路上存在的障碍/元素：
-识别所述轮遭遇所述障碍/元素时的进入时刻、以及所述轮越过了所述障碍/元素时的离开时刻，以及
-基于以下项，计算与所述障碍/元素有关的标准化峰对峰值：
-与在所述进入时刻和所述离开时刻之间包括的碰撞相关时刻有关的所获取的轮速度值的最大值和最小值，以及
-与紧挨在所述进入时刻之前的第一无碰撞时刻有关的所获取的轮速度值的平均值；
·基于所述标准化峰对峰值来确定(13)与所述障碍/元素相关联的严重性程度；
·基于与所获取的轮速度值中的一个或多于一个轮速度值相关联的所获取的地理参考数据来确定(14)所述障碍/元素的位置，其中，该一个或多于一个轮速度值与所述碰撞相关时刻有关和/或与所述第一无碰撞时刻有关和/或与紧接在所述离开时刻之后的第二无碰撞时刻有关；以及
·将所述障碍/元素的位置连同与所述障碍/元素相关联的严重性程度一起存储(15)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过利用具有预定时间长度的滑动时间窗口分析所获取的轮速度值来识别所述进入时刻和所述离开时刻。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于指示所述机动运载工具的当前速度的当前运载工具速度值，从预定窗口时间长度值中选择预定时间长度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述当前运载工具速度值是基于所获取的轮速度值中的一个或多于一个轮速度值来计算的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，计算与所述障碍/元素有关的标准化峰对峰值包括：
·形成
-具有与所述碰撞相关时刻有关的所获取的轮速度值的碰撞相关速度矢量，以及
-具有与所述第一无碰撞时刻有关的所获取的轮速度值的无碰撞速度矢量；以及
·基于以下项来计算所述标准化峰对峰值：
-所述碰撞相关速度矢量中的轮速度值的最大值和最小值，以及
-所述无碰撞速度矢量中的轮速度值的平均值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述标准化峰对峰值被计算为所述碰撞相关速度矢量中的轮速度值的最大值和最小值之间的差与所述无碰撞速度矢量中的轮速度值的平均值之间的比率。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
获取(11)所述轮速度值包括获取与所述机动运载工具的所有轮有关的轮速度值；
所述方法(1)还包括：基于与所获取的轮速度值中的一个或多于一个轮速度值相关联的所获取的地理参考数据来确定所述机动运载工具的行驶方向，其中，该一个或多于一个轮速度值与所述第一无碰撞时刻有关并且与所述第二无碰撞时刻有关；
其中，基于以下项来确定(14)所检测到的障碍/元素的位置：
·基于与所获取的轮速度值中的一个或多于一个轮速度值相关联的所获取的地理参考数据而确定的运载工具位置，其中该一个或多于一个轮速度值与所述碰撞相关时刻有关；
·已经碰撞了所检测到的障碍/元素的轮在所述机动运载工具上的位置；以及
·所确定的所述机动运载工具的行驶方向。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，与所述障碍/元素相关联的严重性程度是基于所述标准化峰对峰值并基于指示所述机动运载工具在碰撞所述障碍/元素时的速度的碰撞运载工具速度值来确定的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述碰撞运载工具速度值是通过以下操作而获得的：
·将所述轮速度值连同所述机动运载工具的相应运载工具速度值一起获取，并且基于所获取的运载工具速度值中的与所述第一无碰撞时刻有关的一个或多于一个运载工具速度值来计算所述碰撞运载工具速度值；或者
·基于所获取的轮速度值中的与所述第一无碰撞时刻有关的一个或多于一个轮速度值来计算所述碰撞运载工具速度值。
10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括：
基于以下项来估计所述障碍/元素的第一几何特征：
·所述进入时刻和所述离开时刻之间的时间差；以及
·与所述第一无碰撞时刻有关的所获取的轮速度值的平均值、或者所述碰撞运载工具速度值。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，还包括：基于所述标准化峰对峰值、所述碰撞运载工具速度值和预定参考数据/阈值来估计所述障碍/元素的第二几何特征。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定参考数据/阈值是通过以下操作而初步获得的：
·进行涉及以不同的运载工具速度驾驶一个或多于一个机动运载工具的、相对于/针对具有不同的已知几何特征的不同障碍/元素的碰撞测试；
·在所进行的碰撞测试期间测量/获取测试相关轮速度和测试相关运载工具速度；以及
·基于所述测试相关轮速度和所述测试相关运载工具速度，计算/确定要用于估计所检测到的障碍/元素的第二几何特征的参考数据/阈值。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，还基于所述预定参考数据/阈值来确定与所检测到的障碍/元素相关联的严重性程度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
·向接近所述障碍/元素的驾驶员警告所述障碍/元素的存在；以及/或者
·将所述障碍/元素的位置连同与所述障碍/元素相关联的严重性程度一起用信号通知给负责道路的道路管理公司。
15.一种被设计成执行根据前述权利要求中任一项所述的用于检测和定位道路路面上的障碍/元素的方法(1)的系统(2)。
16.根据权利要求15所述的系统，包括：
·获取部件(21)，其被配置为获取轮速度值和地理参考数据；
·处理部件(22)，其被配置为从所述获取部件(21)接收所获取的轮速度值和所获取的地理参考数据，并且检测所述障碍/元素、确定与所述障碍/元素相关联的严重性程度、并确定所述障碍/元素的位置；以及
·存储部件(23)，其被配置为存储由所述处理部件(22)确定的所述障碍/元素的位置和与所述障碍/元素相关联的严重性程度。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，
·所述获取部件(21)包括获取装置，所述获取装置：
-被机载地安装在机动运载工具上，
-耦接到所述机动运载工具的运载工具总线，以及
-被配置为从所述运载工具总线获取所述轮速度值和所述地理参考数据；以及
·所述处理部件(22)包括：
-处理装置，其被机载地安装在所述机动运载工具上并且连接到所述获取装置，或者
-云计算系统，其被远程连接到所述获取装置。
18.一种处理装置/系统，其被配置作为根据权利要求16或17所述的系统(2)的处理部件(22)。
19.一种计算机程序产品，其包括一个或多于一个软件和/或固件代码部分，所述一个或多于一个软件和/或固件代码部分：
·能够加载到处理装置/系统上；以及
·在被加载时使得所述处理装置/系统变得被配置作为根据权利要求16或17所述的系统(2)的处理部件(22)。
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