TW201629660A

TW201629660A - 自主輔助及導向車輛

Info

Publication number: TW201629660A
Application number: TW104141696A
Authority: TW
Inventors: 瑞奇迪默盧淇; 文森柯愛倫; 布雷斯科瑞德; 麥克寶拉特
Original assignee: 法國里爾科技大學; 法國國家科學研究中心
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-08-16
Also published as: EP3237982B1; EP3037907A1; CN107111315B; EP3237982A1; WO2016102130A1; CN107111315A; ES2883834T3; EP3237982B8; TWI716372B

Abstract

一智慧型系統，用於在預定區域內從起點至終點沿預定路徑自主和安全地輔助及引導一機動車輛，系統包括a）車輛，包括複數個機動定向車輪及具有與記憶體相關的處理器的車輪控制模組，記憶體儲存引導指令以控制車輪的牽引和方向以使車輛遵循預定路徑，b）座艙，包括遠程引導車輛的電子裝置，車輛包括感測模組，此模組包括可實時接收GPS訊號的GPS，GPS訊號具有車輛的位置坐標且用於將坐標提供至車輪控制模組，處理器將接收坐標與預定路徑連續比較，如果坐標不符合預定路徑則藉由通訊模組將接收坐標送至座艙，以使用座艙的電子裝置遠程引導車輛。

Description

自主輔助及導向車輛

本發明之目的涉及交通管理和預定區域（例如封閉區域）內的空間優化，更具體而言，本發明涉及一港埠或一海運碼頭內部的集裝箱的交通管理。

更特別地，本發明涉及在一預定區域內從一起點到一終點用於自主輔助與/或自主導向機動車輛的智慧型系統。

本發明之目的在有限空間內，例如港埠或海運碼頭具有特別有利的應用。

其他有利的應用可實現於其中可應用自主車輛的有限空間中，類似於倉庫、機庫、機場或其他有限空間。

海上貿易，更具體地集裝箱運輸，在過去幾十年中已大大並連續增長。這主要是由於全球化和新興國家的發展。

這種增長對於港埠和海運碼頭的發展具有直接影響。

不幸的是，大部分小型和中型港埠和海運碼頭不能夠跟隨海上貿易增長所帶來的節奏。

港埠和海運碼頭所面對的主要發展問題依靠有限空間內的內部交通管理和空間優化。

已經安裝在一些主要港埠例如鹿特丹、杜塞爾多夫和漢堡的一種第一辦法是使用無人搬運車（也稱為AGV）來自動處理貨物和集裝箱。

無人搬運車（AGV）可實現為遵循引導固定線路的一公路-鐵路系統。

這種方法已經解決了一些內部的交通問題：當港埠和其地面的基礎設施適應無人搬運車（AGV）時，無人搬運車（AGV）是非常有效的。

然而，經過多年的使用，特別是當這種無人搬運車（AGV）技術轉移到中小尺寸的其他港埠時，這種方法表現出一些局限性。

事實上，海上貿易的不斷增長使得港埠和海運碼頭內部的交通日趨飽和。

此外，由於港埠的整個基礎架構需要適合於使用這種無人搬運車（AGV），因此港埠和海運碼頭中無人搬運車（AGV）的融合并不真正靈活。

基礎設施投資的根據基於感測器的引導線、地面覆蓋等方面的基礎設施投資也是必要的。

一旦安裝了基礎設施，則難以對其進行修改。

這樣的基礎設施具有不適應性：當港埠和海運碼頭需要的一操作區域的更大表面時，因此難以履行空間方面的所有需求。

此外，投資新的港埠基礎設施或一地域擴展可對港務局增加一顯著的成本。

此外，無人搬運車（AGV）通常為使用內燃機的重型車輛。

結果，根據交通密度，在運輸作業期間難以保持較高的空氣質量。

這樣增加了有限區域內的污染水平。

此外，未考慮使用這種運輸系統的故障管理。

事實上，使用無人搬運車（AGV）的一單個引擎和一單向機動性時，難以避免一故障或停止的車輛導致對系統堵塞的情況。

舉例而言，當一車輛處於故障狀態時，它會阻擋所有後續車輛的路徑。在港埠和海運碼頭的背景下這是昂貴的代價且完全不恰當。

此外，這也可引起車輛的損壞，並且在更緊急情況下可能會導致高的維護成本和時間延遲。

另一種方法是使用具有獨立作業能力的車輛。

根據這種方法，安裝在車輛上的一全球定位系統（GPS）的資料、里程計、測距儀以及致動器監控系統傳送至一座艙，也稱為控制室。

然後，這些資料引入至車輛的一行為模型，並且使用車輛的一CAD模型作為一實時動畫運動顯示於一熒幕上（特別參見文獻US 8,190,295、US 8,301,318以及US 2009/276105）。

更具體而言，文獻US 2009/276105中的圖2表示出具有一遠程作業單元的一車載的位置控制系統。

還可從文獻US 2011/010022中獲知一飛行器控制裝置，這種控制裝置具有對車輛通訊鏈接的操作者。

習知技術由此僅提出了一種也稱為智慧型自主車輛（IAV）的車輛，這種車輛構成可適應其周圍環境的一自動化車輛。

這種車輛可以根據其全球和相對定位進行作業。這種方法很容易實現於中小規模的港埠和海運碼頭和其他私人流通領域的有限空間內的貨物和人員的運輸。

這種方法在健康的情況，即運轉中的動力系統沒有受到一些突發事件或故障影像時相當準確。實際上，這種機器人車輛可以在系統是健康或是劣化條件下運行。

然而，這種方法一般不適合有限空間，例如具有許多交通流量的港埠及海運碼頭：所有這些車輛都可以看作是智慧型自主車輛（IAV）的障礙。

本發明之目的在於透過解決至少上述的一些缺點而改善上述情況。

本發明的目的之一在於透過開發一清潔、安全和智慧型交通系統，用以提高有限空間內的交通管理和空間優化。

為了這個目的，本發明的一第一方面提供了一種自主系統，用於在預定區域內從起點到終點沿一預定路徑自主地輔助和引導一車輛。

根據本發明，本系統包括車輛以及一遠程座艙。

有利地，根據本發明的車輛包括： - 複數個機動定向車輪，以及 - 一車輪控制模組，包括與一記憶體相關的一處理器，記憶體儲存引導指令用於控制車輪的牽引和方向以使車輛按照預定路徑行進，

有利地，遠程座艙可包括用於遠程引導車輛的電子裝置。

在一示例性實施例中，車輛和遠程座艙更分別包括適用於彼此交換資訊的一第一無線通訊模組以及一第二無線通訊模組。

有利地，車輛可更包括一感測模組，感測模組包括一第一定位感測器（例如一第一全球定位系統（GPS）），第一定位感測器適合於實時接收一第一全球定位系統（GPS）訊號。

較佳地，第一全球定位系統（GPS）訊號具有區域內車輛之位置的坐標。

第一定位感測器用於將坐標提供至車輪控制模組。

有利地，車輪控制模組的處理器將接收的坐標與預定路徑連續地相比較。

在一示例性實施例中，並且如果坐標不符合預定路徑，則藉由第一及第二無線通訊模組將接收的坐標傳送至遠程座艙，以便使用遠程座艙的電子裝置遠程地引導車輛。

本發明中特徵的這樣安排有利於設計智慧型自主車輛（IAV），也稱為自主輔助及引導車輛（A2GV）的一新概念。

根據本發明，這種智慧型系統允許在正常的情況下，在一預定的區域內從起點到終點自主地引導車輛，並且在例如在關於預定路徑的全球定位系統（GPS）坐標的錯誤或者在資料的損失的情況下，切換到一人工模式，在人工模式下操作者可以使用座艙的電子裝置遠程地引導車輛。

因此，具有這種自主車輛的有限空間的交通流量變為有效且導航很好地優化。

由此，這樣一智慧型和自主汽車設計重點是確保所有期望操作的修正性能，並且可靠、可用且安全。

這樣的一智慧型及自主車輛為一種新型的自動引導車輛，這種車輛可估計其自身的位置且在一電子地圖上沿著一路徑自主地引導自身，而無需使用外部設備，並且也能夠更迅速和靈活地適應佈局的變化。

此外，在本發明的一示例性實施例中，在第一全球定位系統（GPS）訊號損失的一週期等於或大於一預定的閥值週期（例如5秒）的情況下，車輪控制模組的處理器產生一警報訊號並藉由第一及第二無線通訊模組將警報訊號傳送至遠程座艙，以便使用遠程座艙的電子裝置遠程地引導車輛。

在本發明的另一示例性實施例中，車輛更包括一加速度計。在本實施例中，在第一全球定位系統（GPS）訊號損失的一週期低於一預定的閥值週期的情況下，車輪控制模組的處理器透過根據先前接收到的坐標、由加速度計和預定路徑所提供的車輛的速度計算坐標來估計在區域內車輛之位置。

有利地，座艙還包括一模擬環境模組，模擬環境模組適合於在一數位熒幕上顯示區域的一虛擬表示且適合於處理坐標，以便在虛擬的區域內顯示車輛的正確位置。

隨意地，座艙更包括一驅動模組，驅動模組包括適合於與電子裝置配合的一方向盤以及一踏板平台，以便一操作者控制車輛的運動及速度。

有利地，模擬環境模組還包括一處理裝置，處理裝置適合於儲存車輛的一動態模型且以便在虛擬的區域內重現車輛的動態行動。

較佳地，驅動模組還包括一觸覺式介面，觸覺式介面適合於按照車輛的動態模型通過方向盤和踏板平台提供一回饋力。

這樣當操作者駕駛車輛時，提高了操作者的經驗。

在本發明的一示例性實施例中，感測模組還包括至少一個雷射，這至少一個雷射適合於檢測和追蹤車輛附近的一動態或靜態障礙物。

在這種檢測的情況下，至少一個雷射適合於產生並傳送一檢測訊號至車輪控制模組。

然後，車輪控制模組的處理器根據接收到的檢測訊號計算一新路徑的新引導說明，以便克服所檢測到的障礙物且到達終點。

有利地，這種系統還包含一如無人駕駛飛機的一無人航空載具。

無人航空載具包括： - 一攝像機，與影像資料處理裝置相關聯，用以檢測車輛， - 一陀螺儀，適合於確定無人航空載具關於車輛的角位置， - 一高度計，用以確定關於區域的接地表面的無人航空載具的高度，以及 - 一第二定位感測器，例如一全球定位系統（GPS），適合於實時地接收一第二全球定位系統（GPS）訊號，第二全球定位系統（GPS）訊號包含無人航空載具（UAV）關於此區域的接地表面的位置的坐標。

根據本發明，無人航空載具包括一計算器，計算器根據角位置、高度、以及第二全球定位系統（GPS）訊號估計車輛之位置的坐標，以及用以產生包含估計之坐標的一無人航空載具訊號。

較佳地，無人航空載具更包括一無線電通訊裝置，無線電通訊裝置將無人航空載具訊號連續地發射至自主輔助及引導車輛（A2GV）的第一無線通訊模組。

較佳地，車輪控制模組的處理器將無人航空載具訊號中包含的估計的坐標與第一全球定位系統（GPS）訊號中提供的坐標連續地相比較。

在本發明的一示例性實施例中，如果坐標與估計的坐標不相同，則車輪控制模組的處理器藉由第一及第二無線通訊模組將命令傳送至座艙，以便使用座艙的電子裝置遠程地引導車輛。

在本發明的另一實施例中，在第一全球定位系統（GPS）訊號損失的一週期等於或大於一預定的閥值週期的情況下，車輪控制模組的處理器在車輛的引導中考慮由無人航空載具提供的估計坐標。

本發明的一第二方面關於上述之智慧型系統的用途，用於在港埠或海運碼頭內的一有限空間內從起點到終點沿一預定路徑引導一機動車輛。

本發明適合用於港埠環境。

不需要對地形投資來開發根據本發明的系統。

所有的智能內嵌於車輛上。

智能的用語是關於車輛可以使用內嵌式感測器可以實現的眾多自主任務。

本發明將參考附圖在下文進行更詳細的說明，其中附圖中表示出本發明的示例性實施例。

然而，本發明可以體現為許多不同的形式且不應解釋為限於這裡所闡述的實施例。

相反，提供這些示例性實施例以使得本發明是徹底的，並且將對本領域技術人員充分地傳達本發明的範圍。

如上所述，本發明之目的在於提供允許港埠改善它們的物流作業，同時考慮環境和安全考量的一技術革新整體概念。

在這裡所描述的實例中，技術挑戰包括提出一安全、清潔以及高效的運輸系統100，運輸系統100可以輕鬆地使用以下不同的駕駛模式來適應現有的港埠基礎設施： - 一自主模式，其中一車輛10是自主的且遵循從一起點Dep至一終點Arr的一預定路徑Pa， - 一遠程控制模式，其中車輛10遠程且由操作者從座艙20人工駕駛。

更特別地，在這裡描述的實例中，本發明涉及用於自主或遠程操作的一機器人車輛10。

不管車輛10的尺寸（在本實例中為13.5米長、3米寬以及1.5米高），這樣的自主機器人車輛10可準確和安全地實現人的引導能力。

在這裡描述的實例中，車輛10包括一平台15，平台15能夠支撐10噸，20、40或45英尺的一集裝箱。

在這裡所描述且如圖1或圖2所示的實例中，這樣的一車輛10具有複數個機動定向車輪11以及一輪控制模組12。

車輛10包含八個全電動和分散的致動器：四個用於牽引且四個用於轉向。每一受控車輪是全向的，可以受到牽引的控制且可圍繞其縱軸360°扭轉。使用這樣的結構，可具有車輛的一全驅動移動性。

依賴它的負載重量，車輛10可具有25公里/小時最大速度的4小時的自主能力。重型車輛用以在限定的速度下在有限空難內部運送具有10噸負載重量的貨物。

在這裡描述的實例中，車輪控制模組12包括具有一記憶體12b的一處理器12a，其中記憶體12b用於儲存引導指令，用以自主控制用於車輪11的牽引和方向的致動器。

引導指令配置為使得車輛10遵循從一起點Dep至一終點Arr的預定路徑Pa（參見圖3a）。

在考慮致動器和感測器狀態的在線評估之後，引導指令允許車輛10在安全條件下在複雜環境中導航。

車輛10還包括一感測器模組14。

在這裡所描述的實例中，感測器模組14特別包括一全球定位系統（GPS）14a以及評價它的環境（當前位置、交通、固定障礙物等）之變化的攝像機。

車輛10沿預定路徑Pa的自主導航透過特別使用引導指令，由全球定位系統（GPS）14a提供的第一全球定位系統（GPS）訊號s1_GPS加上一SLAM（同步定位和測繪）算法由處理器12a來管理。

感測器模組14還包括定位於車輛10之底盤的四邊的雷射14b。

在這裡所描述的實例中，這些雷射14b用於以厘米級跟踪目標，並且檢測車輛10周圍的靜態或動態障礙物Obs。

如果一個或多個雷射14b檢測如圖3b中所示的這些障礙，則感測器模組14產生並發送一檢測訊號至車輪控制模組12。

然後，在這種情況下，車輪控制模組12的處理器12a計算一新路徑的新引導指令，以便克服所檢測到的障礙物Obs且到達終點Arr。

此外，感測器模組14包括一加速度計14c，以測量車輛10在其重心的縱向和橫向加速度，包括橫擺、翻滾以及縱傾角速度。

車輛10的保險槓還包括複數個感測器以檢測與車輛10的任何物理接觸。

感測器模組14還包括設置在每一車輪11上的位置編碼器，位置編碼器由里程計使用以估計車輛的質量中心的平均速度。

因此，感測器模組14包括： - 宏觀感測器，例如與機器人車輛10在其環境中的定位直接相關的全球定位系統（GPS）14a或雷射14b， - 微觀感測器，例如根據機器人車輛10的行為模型，使用剩餘產生物（residual generations）實時監視每一致動器之健康狀況所需要的編碼器、電流及電壓測量器。

車輛10還配備有一第一無線通訊模組13，第一無線通訊模組13用作與遠程座艙20的一第二無線通訊模組23交換資訊的一裝置。

在這裡所描述的示例性實施例中，當一個或多個致動器或感測器處於故障狀態時，處理器12a配置為處理引導指令的自動重新配置以保持車輛10的自動駕駛，以避免任何阻塞情況。

在任何時候，操作者可以使用座艙的電子裝置21遠程控制車輛10。

這些電子裝置21連接到一驅動模組24，驅動模組24包括一方向盤24a和踏板平台24b以與電子裝置21協作以便控制車輛10的運動和速度。

這種驅動模組24允許機器人車輛10作為現有的車輛，但是從遠程座艙20來駕駛。

座艙包括一模擬環境模組22。

因此，操作者可以在虛擬環境中顯示車輛10的熒幕22a上了解車輛10的作業及健康狀態。

模擬環境模組22使用由車輛10提供的所有資訊：實時作業過程使用全球定位系統（GPS）14a、雷射14b、以及由感測器模組14提供的所以其他微觀測量器。

舉例而言，由車輛10提供的全球定位系統（GPS）訊號能夠使得在模擬環境中準確定位和定向車輛。

所有這些資料饋送至包含車輛的動態模型的晶片22b中，以便在虛擬區域內重現和顯示車輛10的動態行為。

驅動模組24還包括一觸覺式介面24c，以提供符合車輛10的動態模型的反饋力。

例如，在手動作業下，如果一故障出現在一個方向的馬達中，則在轉動方向盤24a的同時接收一不同的反饋力。

此外，如果在微觀感測器的動態模型中檢測到牽引和方向馬達的異常時，則故障資訊送入動態模型中，用以模擬在整個車輛中此故障的影響。

這相比較於僅使用全球定位系統（GPS）坐標的一動畫模擬提供了機器人車輛動力學的一更精確的顯示。

事實上，故障的影響在極端的情況下可僅在全球定位系統（GPS）坐標中看出。

這使得操作者實際看到車輛如何對故障作出反應，並允許他在自主模式下保持車輛或轉移到手動操作或停止車輛之間作出決定。

此外，表示機器人車輛中存在一故障的一報警也出現於熒幕22a中。

座艙20因此包括設計為重建港埠的三維映射一實時模擬平台。

這個平台是非常有幫助的。它允許在虛擬環境中車輛10的動態行為實時可視化。當進行模擬時，命令發送給車輛。

在這個階段中，實時模擬平台可以監督所有來自遠處的作業。

如果出現任何事故，那麼操作員可以從遠處在任何時刻控制A2GV。

如上所述，系統100提供了在一港埠環境中車輛10的一自動導航。

系統100提供了接收或不接收全球定位系統（GPS）訊號在海港碼頭作業時車輛的引導和導航的一真實改進。

如上所述，全球定位系統（GPS）14a從一衛星Sat連續接收一第一全球定位系統（GPS）訊號s1_GPS，第一全球定位系統（GPS）訊號s1_GPS包含區域Z中車輛10的位置P1的地理坐標（x1，y1）。

這些坐標（x1，y1）立即傳送到車輪控制模組12的處理器12a。

在本實例中，處理器12a配置為將接收的坐標（x1，y1）與儲存在記憶體12b中的預定路徑Pa連續相比較。

如果坐標（x1，y1）不符合預定路徑Pa，則處理器12a藉由第一及第二無線通訊模組13及23將坐標（x1，y1）發送至座艙20。

換句話而言，如果預定路徑Pa不包含坐標（x1，y1），則處理器12a通知操作者將車輛10從一自主模式轉換至一遠程控制模式。

此外，港埠和海運碼頭的環境通常可透過全球定位系統（GPS）訊號的損失而受到擾動。

這主要是由於集裝箱或建築物/樹木的密度所產生的訊號缺乏區的存在，其中這些集裝箱或建築物/樹木可以是訊號損失或反射的來源。

當然，由於還提供了其他的嵌入式感測器例如雷射，因此車輛的導航不完全依賴於全球定位系統（GPS）訊號的接收。

在損失第一全球定位系統（GPS）訊號s1_GPS的一些情況下，處理器可透過使用自適應重構算法重新計算一軌跡或路徑。

然而，在等於或大於例如為5秒的一預定的閥值週期的時段期間損失第一全球定位系統（GPS）訊號s1_GPS的情況下，車輪控制模組12的處理器12a配置為藉由第一及第二無線通訊模組13及23產生一警報訊號且發送到座艙20，以便使用座艙的電子裝置21遠程引導車輛10。

可替代地，並且如圖2所示，此系統還包括一無人航空載具（UAV）30，例如一無人駕駛飛機。

這樣的無人航空載具（UAV）充當能夠接收全球定位系統（GPS）訊號並推斷出車輛位置之坐標的一智慧型外部感測器。

更特別地，在這個實例中，這樣的無人航空載具（UAV）30包括： - 一攝像機31，與影像資料處理裝置32相關聯，以檢測車輛10， - 一陀螺儀33，確定無人航空載具（UAV）30關於所檢測的車輛10的角位置， - 高度計34，確定關於區域Z的接地表面的無人航空載具（UAV）30的高度，以及 - 一第二全球定位系統（GPS）35，在實時連續地接收一第二全球定位系統（GPS）訊號s2_GPS，第二全球定位系統（GPS）訊號s2_GPS包含無人航空載具（UAV）30關於區域Z的接地表面的位置P2之坐標（x2，y2）。

在這個實例中，無人航空載具（UAV）30還包括一計算器36，計算器36處理所有這些資訊以計算車輛10之位置的坐標（x1'，y1'）的估計值。

計算器36進一步產生包含上述估算的坐標（x1'，y1'）的一無人航空載具（UAV）訊號。

在本實例中；無線電通訊裝置37配置為將無人航空載具（UAV）訊號連續發送到車輛10的第一無線通訊模組13。

在本實例中，車輪控制模組12的處理器12a接收無人航空載具（UAV）訊號且將估計的坐標（x1'，y1'）與透過全球定位系統（GPS）14a在第一全球定位系統（GPS）訊號中提供的坐標（x1，y1）連續地相比較。

如果坐標（x1，y1）和（x1'，y1'）彼此不相同，則意味著已經產生一故障或其他問題。然後，處理器12a將命令發送至座艙20以遠程引導車輛10。

坐標（x1'，y1'）的估計還可服務於第一全球定位系統（GPS）訊號s1_GPS的損失位於等於或大於一預定的閥值週期（例如5秒）的情況下。在這種情況下，處理器12a可以考慮由無人航空載具（UAV）30提供的估計坐標（x1'，y1'）以引導車輛10。

因此，本發明提供了在集裝箱碼頭的有限空間內來引導車輛的可靠和安全的解決方案。

本發明由此提供了一種解決方案，用以當在地區級出現共享衝突時管理空間，並且允許交通流量的快速調節而無需涉及所有車輛的路線規劃。

儘管已經表示和描述了目前認為是本發明的較佳實施例，但是本領域的技術人員可以理解的是，在不脫離本發明的真正範圍的情況下可以作出各種其他修改，並且等同物可以取代。此外，在本發明的教導而不脫離本文中所描述的中央發明構思的情況下，可作出許多的修改以適應特定的情況。

此外，本發明的實施例可能不包括所有的上述特徵。因此，意圖本發明不局限於所公開的具體實施例，而是本發明包括落在上述所廣泛定義的本發明的範圍之內的所有實施例。特別地，上述實施例可以合併。

例如「包括」、「包含」、「合併」、「含有」、「是」以及「具有」均以非排他的方式解釋說明書和其相關聯的專利申請範圍，即解釋為允許解釋為沒有明確定義的其他物品或組件也存在。單數的描述也可理解為是複數，反之亦然。

本領域技術人員將很容易理解，在說明書中公開的各種參數可以修改，並且公開的各種實施例可在不脫離本發明的範圍的情況下進行組合。按規定，在專利申請範圍中的參考符號不限制專利申請範圍，而僅僅是加入來增強請求項的易讀性。

10‧‧‧車輛
11‧‧‧車輪
12‧‧‧車輪控制模組
12a‧‧‧處理器
12b‧‧‧記憶體
13‧‧‧第一無線通訊模組
14‧‧‧感測器模組
14a‧‧‧全球定位系統（GPS）
14b‧‧‧雷射
14c‧‧‧加速度計
15‧‧‧平台
20‧‧‧座艙
21‧‧‧電子裝置
22‧‧‧模擬環境模組
22a‧‧‧熒幕
22b‧‧‧晶片
23‧‧‧第二無線通訊模組
24‧‧‧驅動模組
24a‧‧‧方向盤
24b‧‧‧踏板平台
24c‧‧‧觸覺式介面
30‧‧‧無人航空載具（UAV）
31‧‧‧攝像機
32‧‧‧影像資料處理裝置
33‧‧‧陀螺儀
34‧‧‧高度計
35‧‧‧第二全球定位系統（GPS）
36‧‧‧計算器
37‧‧‧無線電通訊裝置
100‧‧‧運輸系統
P1‧‧‧位置
P2‧‧‧位置
Z‧‧‧區域
Dep‧‧‧起點
Arr‧‧‧終點
Pa‧‧‧預定路徑
Obs‧‧‧障礙物
Sat‧‧‧衛星
s1_GPS‧‧‧第一全球定位系統（GPS）訊號
s2_GPS‧‧‧第二全球定位系統（GPS）訊號
（x1，y1）‧‧‧坐標
（x1'，y1'）‧‧‧坐標
（x2，y2）‧‧‧坐標

圖1表示用於自主和安全地引導根據本發明一第一示例性實施例的一機動車輛10的一智慧型系統。圖2表示用於自主和安全地引導根據本發明一第二示例性實施例具有UAV的一機動車輛10的智慧型系統。以及圖3a及圖3b表示兩個實施例，其中系統在一預定的區域內從起點到終點沿著一預定路徑輔助並引導機動車輛。

10‧‧‧車輛

11‧‧‧車輪

12‧‧‧車輪控制模組

12a‧‧‧處理器

12b‧‧‧記憶體

13‧‧‧第一無線通訊模組

14‧‧‧感測器模組

14a‧‧‧全球定位系統(GPS)

14b‧‧‧雷射

14c‧‧‧加速度計

15‧‧‧平台

20‧‧‧座艙

21‧‧‧電子裝置

22‧‧‧模擬環境模組

22a‧‧‧熒幕

22b‧‧‧晶片

23‧‧‧第二無線通訊模組

24‧‧‧驅動模組

24a‧‧‧方向盤

24b‧‧‧踏板平台

24c‧‧‧觸覺式介面

100‧‧‧運輸系統

P1‧‧‧位置

Sat‧‧‧衛星

s1_GPS‧‧‧第一全球定位系統(GPS)訊號

(x1，y1)‧‧‧坐標

Claims

一種智慧型系統，用於在一預定的區域內從起點至終點沿一預定路徑自主和安全地引導一機動的車輛，該智慧型系統包括： a）該車輛，包括複數個機動定向車輪以及一車輪控制模組，該車輪控制模組包括與一記憶體相關的一處理器，該記憶體儲存引導指令用於控制車輪的牽引和方向，以使該車輛按照該預定路徑行進，b）一遠程座艙，包括適合於遠程引導該車輛的電子裝置，該車輛和該遠程座艙分別包括適用於彼此交換資訊的一第一無線通訊模組以及一第二無線通訊模組，其中該車輛包括一感測模組，該感測模組包括一第一定位感測器，該第一定位感測器適合於實時接收具有該區域內該車輛之位置的坐標的一第一全球定位系統（GPS）訊號且用於將該坐標提供至該車輪控制模組，其中該車輪控制模組的該處理器將接收的該坐標與該預定路徑連續地相比較，並且如果該坐標不符合該預定路徑，則藉由該第一無線通訊模組和該第二無線通訊模組將接收的該坐標傳送至該遠程座艙，以便使用該遠程座艙的該電子裝置遠程地引導該車輛。
如請求項1所述之智慧型系統，其中，在該第一全球定位系統（GPS）訊號損失的一週期等於或大於一預定的閥值週期的情況下，該車輪控制模組的該處理器產生一警報訊號並藉由該第一無線通訊模組和該第二無線通訊模組將該警報訊號傳送至該遠程座艙，以便使用該遠程座艙的該電子裝置遠程地引導該車輛。
如請求項1所述之智慧型系統，其中，該感測模組還包括一加速度計，並且其中，在該第一全球定位系統（GPS）訊號損失的一週期低於一預定的閥值週期的情況下，該車輪控制模組的該處理器透過根據先前接收到的坐標、由該加速度計和該預定路徑所提供的該車輛的速度計算坐標來估計在該區域內該車輛之位置。
如請求項1所述之智慧型系統，其中該遠程座艙還包括一模擬環境模組，該模擬環境模組適合於在一數位熒幕上顯示該區域的一虛擬表示且適合於處理從該車輛接收的坐標，以便在虛擬的區域內顯示該車輛的正確位置。
如請求項4所述之智慧型系統，其中該遠程座艙還包括一驅動模組，該驅動模組包括適合於與該電子裝置配合的一方向盤以及一踏板平台，以便控制該車輛的運動及速度。
如請求項5所述之智慧型系統，其中該模擬環境模組還包括一處理裝置，該處理裝置適合於儲存該車輛的一動態模型且適合於在該虛擬的區域內重現該車輛的動態行動。
如請求項6所述之智慧型系統，其中該驅動模組還包括一觸覺式介面，該觸覺式介面適合於按照該車輛的該動態模型通過該方向盤和該踏板平台提供一回饋力。
如請求項1所述之智慧型系統，其中該感測模組還包括至少一個雷射，該至少一個雷射適合於檢測和追蹤該車輛附近的一動態或靜態障礙物，並且在這種檢測的情況下，該至少一個雷射產生並傳送一檢測訊號至該車輪控制模組，其中，該車輪控制模組的該處理器根據接收到的檢測訊號計算一新路徑的新引導說明，以便克服所檢測到的障礙物且到達終點。
如請求項1所述之智慧型系統，更包括例如無人駕駛飛機的一無人航空載具，該無人航空載具包括：一攝像機，與影像資料處理裝置相關聯，用以檢測該車輛，一陀螺儀，適合於確定該無人航空載具關於該車輛的角位置，一高度計，用以確定關於該區域的接地表面的該無人航空載具的高度，以及一第二定位感測器，例如一全球定位系統（GPS），適合於實時地接收一第二全球定位系統（GPS）訊號，該第二全球定位系統（GPS）訊號包含該無人航空載具（UAV）關於該區域的該接地表面的位置的坐標，其中，該無人航空載具包括一計算器，該計算器根據該角位置、該高度、以及該第二全球定位系統（GPS）訊號估計該車輛之位置的坐標，以及用以產生包含估計之坐標的一無人航空載具訊號。
如請求項9所述之智慧型系統，其中該無人航空載具更包括一無線電通訊裝置，該無線電通訊裝置將該無人航空載具訊號連續地發射至該車輛的該第一無線通訊模組。
如請求項10所述之智慧型系統，其中該車輪控制模組的該處理器將該無人航空載具訊號中包含的估計的坐標與該第一全球定位系統（GPS）訊號中提供的坐標連續地相比較。
如請求項11所述之智慧型系統，其中，如果坐標與估計的坐標不相同，則該車輪控制模組的該處理器藉由該第一無線通訊模組和該第二無線通訊模組將命令傳送至該遠程座艙，以便使用該遠程座艙的該電子裝置遠程地引導該車輛。
如請求項11所述之智慧型系統，其中，在該第一全球定位系統（GPS）訊號損失的一週期等於或大於一預定的閥值週期的情況下，該車輪控制模組的該處理器在該車輛的引導中考慮由該無人航空載具提供的估計坐標。
一種如請求項1所述之智慧型系統的用途，用於在港埠或海運碼頭內的一有限空間內從起點到終點沿一預定路徑引導一機動車輛。
一種如請求項1所述之智慧型系統的用途，用於在機場內的一有限空間內從起點到終點沿一預定路徑引導一機動車輛。