车辆枢转技术的制作方法

本发明涉及车辆的自动停车和转向。

背景技术：

现有技术的自动停车系统应用复杂的程序来调整车辆位置。需要一个安全有效地调整车辆位置的简单程序。

技术实现要素：

符合本发明的一种车辆，包括：马达、转向机构、处理器，该处理器被配置用于：(a)接收当前方向；(b)接收期望方向；(c)基于(a)和(b)计算第一转向角(fsa)；(d)通过马达和转向机构：(i)基于fsa沿第一方向移动车辆；(ii)基于fsa的相反值沿第二相反的方向移动车辆。

符合本发明的一种方法，包括：通过具有马达和转向机构的车辆的处理器：(a)接收当前方向；(b)接收期望方向；(c)基于(a)和(b)计算第一转向角(fsa)；(d)通过马达和转向机构：(i)基于fsa沿第一方向移动车辆；(ii)基于fsa的相反值沿第二相反的方向移动车辆。

附图说明

为了更好地理解本发明，可参考在下面的附图中示出的实施例。在附图中的部件未必是按比例的，并且相关的元件可能省略，或者在某些情况下比例可能被夸大，以便强调和清楚地说明本发明的新颖的特征。另外，系统部件可以有如本领域中已知的不同的设置。此外，在附图中，同样的附图标记在各个附图中标示一致的部件。

图1是车辆计算系统的框图；

图2是包括车辆计算系统的车辆的示意图；

图3a至3e示出了根据图4的方法执行平行停车的车辆；

图4是该方法的框图；

图5示出了根据图4的方法倒出到车道的车辆。

具体实施方式

虽然本发明可以以各种形式来实施，但存在附图中示出并且将在下文中描述一些示例性的和非限度性的实施例，应当理解的是：本公开被认为是本发明的例示，并且不旨在将本发明限制为所示的具体实施例。

在本申请中，反义连词的使用旨在包括连词。定冠词或不定冠词的使用不旨在表明基数。特别地，提及“该”对象或者“一”和“一个”对象也旨在表示可能多个上述对象中的一个。此外，作为一个选项，连词“或”可以用于传达同时存在的特征，并且作为另一个选项，连词“或”可以用于传达互斥替代的特征。换句话说，连词“或”应被理解为包括作为一个选项的“和/或”以及作为另一个选项的“两者之中任一/或”。

图1示出了示例性车辆200的计算系统100。车辆200也被称为第一车辆200。车辆200包括马达、电池、由马达驱动的至少一个车轮以及配置用于使至少一个车轮绕轴线转动的转向系统。合适的车辆也在例如miller等人(“miller”)的美国专利申请no.14/991,496和prasad等人(“prasad”)的已授权美国专利no.8,180,547中描述，这两个专利文献的全部内容通过引用并入本申请。计算系统100能够自动控制装置内的机械系统。计算系统100还能够与外部设备通信。计算系统100包括数据总线101、一个或多个处理器108、易失性存储器107、非易失性存储器106、用户界面105、远程信息处理单元104、致动器和马达103以及本地传感器102。

数据总线101在电子元件之间传输电子信号或数据。处理器108对电子信号或数据执行操作以产生经修改的电子信号或数据。易失性存储器107存储用于由处理器108即时调用的数据。非易失性存储器106存储用于调用到易失性存储器107和/或处理器108的数据。非易失性存储器106包括一系列非易失性存储器，该一系列非易失性存储器包括硬盘驱动器、ssd(固态驱动器)、dvd(数字化视频光盘)、蓝光光盘等等。用户界面105包括显示器、触摸屏显示器、键盘、按钮以及其他能够使用户与计算系统交互的装置。远程信息处理单元104能够通过蓝牙、蜂窝数据(例如3g(第三代移动通信)，lte(长期演进技术))、usb(通用串行接口)等等与外部处理器进行有线和无线通信。远程信息处理单元104可以被配置用于以特定频率传播信号。

致动器/马达103产生实体结果。致动器/马达的示例包括燃料喷射器、挡风玻璃刮水器、制动灯电路、变速器、安全气囊、发动机、动力传动系统马达、转向机构等等。本地传感器102将数字读数或测量值传输至处理器108。合适的传感器的示例包括温度传感器、转速传感器、安全带传感器、速度传感器、摄像机、激光雷达传感器、雷达传感器等等。应当理解，图1的各种连接的部件可以包括单独的或专用的处理器和存储器。例如，miller和/或prasad的文献中描述了计算系统100的构造和操作的进一步细节。

图2大体上示出并说明了包括计算系统100的车辆200。尽管未示出，车辆200与诸如手机的移动装置进行可操作的无线通信。一些本地传感器102安装在车辆200的外部。本地传感器102a可以是超声传感器、激光雷达传感器、摄像机、视频摄像机和/或麦克风等等。本地传感器102a可以被配置用于检测如由前感测范围109a所示的车辆200前方对象。本地传感器102b可以是超声传感器、激光雷达传感器、摄像机、视频摄像机和/或麦克风等等。本地传感器102b可以被配置用于检测如由后感测范围109b所示的车辆200后方对象。左传感器102c和右传感器102d可以被配置用于对车辆200的左侧和右侧执行相同的功能。车辆200包括位于车辆内部或车辆外部的许多其他传感器102。这些传感器可以包括prasad的文献中公开的任意传感器或全部传感器。

应当领会，车辆200被配置用于执行下面描述的方法和操作。在一些情况下，车辆200被配置用于通过储存在计算系统100的易失性和/或非易失性存储器上的计算机程序来执行这些功能。处理器“被配置用于”当处理器与储存软件程序的存储器进行可操作通信时执行所公开的操作，该软件程序带有体现所公开的操作的代码或者指令。在prasad的文献中呈现了处理器、存储器和程序如何协作的进一步说明。应当理解，与车辆200有效通信的移动装置或外部服务器执行下面讨论的方法和操作的部分或全部。

根据各种实施例，车辆200包括prasad文献中的车辆100a的部分或全部特征。在各种实施例中，计算系统100包括prasad文献中的图2的vccs(车辆控制和通信系统)102的部分或全部特征。在各种实施例中，车辆200与prasad的文献的图1中所示的装置的部分或全部进行通信，该装置包括移动装置110、通信塔116、电信网络118、因特网120和数据处理中心122。

当在权利要求书中使用时，术语“承载车辆”被定义为意指：“一种车辆，该车辆包括：马达、多个车轮、动力源和转向系统；其中马达传递扭矩至多个车轮中的至少一个，从而驱动多个车轮中的至少一个；其中动力源向马达供应能量；并且其中转向系统被配置用于转向多个车轮中的至少一个。”当在权利要求中使用时，术语“整装的电动车辆”被定义为意指“一种车辆，该车辆包括：电池、多个车轮、马达、转向系统；其中马达传递扭矩至多个车轮中的至少一个，从而驱动多个车轮中的至少一个；其中电池是可再充电的并且被配置用于向马达供应电能，从而驱动马达；并且其中转向系统被配置用于转向多个车轮中的至少一个。

返回到图2，车辆200(即，第一车辆200)具有当前方向111。当前方向111沿等分车辆200并且大体上垂直于车轴的参考线段的方向。车辆200的驾驶者(驾驶者可以是自动程序)已经指定了期望方向112。车辆200转向以使得当前方向111与期望方向112相匹配。

图4大体上示出并说明了与本发明一致的示例性枢转方法400。枢转方法400使得车辆200能够通过一个或多个枢转运动使当前方向111与期望方向112相匹配。枢转方法400作为枢转程序储存在车辆存储器106和/或107上，并且枢转方法400可由车辆处理器108执行。车辆200因此被配置用于执行枢转方法400的每个框。

在框402处，车辆200的驾驶者(驾驶者可以是人或自主程序)将后桥的中点205放置在期望的位置。如图3b所示，期望的位置是线230a和230b的交点。在框402之后，驾驶者命令车辆200执行方法400的框404至418。

在框412处，车辆200确定当前方向111。在框414处，驾驶者输入期望方向112。在框418处，车辆确定当前的行驶方向(即，车辆是前进还是倒车)。

在框404处，车辆200基于框412、414和418的输入来计算车辆的第一转向角。更具体地说，车辆200根据以下等式来计算转向角：第一转向角＝方向系数×方向误差×增益系数。应当领会，转向角可以只限于预定的最大值和/或最小值。

在上述等式中，方向系数当行驶方向为前进时定义为负一，方向系数当行驶方向为倒车时定义为正一。方向误差定义为：当前方向－期望方向。增益系数是预定和可调的常数。

在框416处，车辆计算前方间隙a和后方间隙b。参考图3e，前方间隙a可以限定为车辆200最靠近前方车辆220的表面的切线250与前方车辆220之间的距离。后方间隙b可以限定为车辆200最靠近后方车辆210的表面的切线240与后方车辆210之间的距离。在框406处，车辆根据框404的计算出的第一转向角以及基于在框416处测得的间隙中的相关间隙来前进或倒车。如果车辆前进，那么相关间隙是前方间隙。如果车辆倒车，那么相关间隙是后方间隙。根据各种实施例，车辆200被配置用于施加预定的最大行驶距离至框406，使得在框406处的移动不能超过预定的最大行驶距离。

应当领会，车辆200被配置用于根据两种不同的方案在框406处前进或倒车：(a)通过在车辆静止时并且在前进或倒车之前转动或转向车轮；(b)通过在车辆运动时朝着第一转向角逐渐转动或转向车轮。车辆前进或倒车直到第一相关间隙下降到预定的最小值(即，如果车辆200前进，则为前方间隙；如果车辆200倒车，则为后方间隙)，或直到车辆200已经过预定的最大行驶距离。

在框408处，车辆200计算第二转向角。应当领会，第二转向角等于在框404处计算的第一转向角的相反值(opposite)。例如，如果第一转向角为正十度，则第二转向角将为负十度。

在框410处，车辆200根据第二转向角度并且基于与初始相关间隙相反方向的新的相关间隙来倒车或前进(即，沿框406的相反方向移动)。与框406相似，车辆200被配置用于根据两种不同的方案在框410处倒车或牵引前进：(a)通过在车辆静止时并且在倒车之前转动或转向车轮；(b)通过在车辆运动时朝着第二转向角逐渐转动或转向车轮。

应当领会，框410的运动镜像映射在框406处的运动。更具体地说，如果车辆在框406处根据方案(a)移动，则车辆在框410处根据方案(a)移动。如果车辆在框406处根据方案(b)移动，则车辆在框410处根据方案(b)移动。

如果车辆在框406处按照方案(b)移动并且如上所述，则车辆随着车辆前进逐渐调节转向角。例如，在框406期间，在距框402处出发点的距离x处，转向角可以是y。在距框402处出发点的距离x+1处，转向角可以是y+10。换句话说，在方案(b)期间，转向角可以根据车辆的距离或速度来朝着第一转向角逐渐调整。

在框410处，车辆执行框406的镜像。换句话说，在框410处，车辆根据在框406处执行的功能的镜像逐渐调整转向角。根据上述示例，并且在框410的运动期间，在距框408处出发点的距离–x处，转向角可以是–y。在距框408处出发点的距离–(x+1)处，转向角可以是–(y+10)。

车辆200在框410处行驶直到后桥的中点205与框402处的位置匹配(即，中点205与线230a和230b相交)。因此，车辆200的后桥的中点将已经返回到相同的位置，但是车辆200的当前方向111将更紧密地匹配期望方向112。

在执行一组框404至410时，车辆将执行枢转运动，其中中点205处于与框402相同的位置，但是当前方向111更紧密地匹配期望方向112。因此应该意识到框404至410的执行构成一个枢转运动。

在执行方法400的同时，车辆200连续评估其位置，并且可以被配置用于在满足确定条件的情况下在任何地点终止方法400。根据各种实施例，确定条件包括方向误差。因此，根据这些实施例，车辆200在当前方向111处于期望方向112的预定范围或公差角度内时，立即终止方法400。预定的公差角可以是精确匹配、1％、5％、1°、5°等等。预定公差角度可以是用户可调节的。可以基于车辆200与路沿的距离来自动设定预定公差角度，使得当车辆更靠近路沿时预定公差角度更高，并且当车辆远离路沿时，预定公差角度较低。

图3a至3d大体上示出并说明了方法400的使用情况。如图3a至3d所示，车辆200根据方法400执行一系列枢转，以在第二车辆210、第三车辆220和底部路沿301b之间限定的平行停车位正确对齐。如图3b所示，底部路沿310是道路300的一部分，道路300的包括中心线301c和顶部路沿301a。

在图3a处，车辆200的驾驶者(如上所述，驾驶者可以是自动程序)使车辆200倒车，直到车辆200的后桥的中点205已经被正确地放置并且与线230a和230b相交。车辆200可以被配置用于基于车辆的尺寸以及后方车辆210、前方车辆220和路沿301b的位置自动计算线230a和230b的交点。车辆200的驾驶者倒车，直到中点205与线230a和230b相交。

车辆200的驾驶者通知车辆200已经完成框402以及车辆应当进行到框404。当静止时，车辆200在框412处获得当前方向、在框414处获得期望方向以及在框418处确定行驶方向。在图3b的使用情况下，行驶方向为前进。

在框404处，车辆200确定第一转向角并且确定是否实施方案(a)或方案(b)。如果车辆实施方案(a)，则车辆200转动车轮以匹配期望的转向角，并且然后前进。如果车辆实施方案(b)，则车辆200根据预定函数在前进期间逐渐地将车轮朝着期望的转向角转动。如上所述，预定函数可以基于第一转向角和距框404的静止出发点(在这种情况下，为线230a和230b的交点)的车辆200距离(例如，中点205的距离)。

在图3c中，车辆已经前进，直到车辆200和第三车辆220之间的间隙已达到预定水平。在框408处，车辆停止并计算第二转向角。如上所述，第二转向角是第一转向角的镜像。

在框410处，并且如图3d所示，车辆200倒车，直到中点205匹配(在预定的匹配限度内)如图3b所示的框402的中点205。如果车辆200根据方案(b)倒车，则预定功能可以基于第二转向角和距框408处的静止出发点(在这种情况下，当车辆200在框408处静止时车辆200的中点205)的车辆距离(例如，中点205的距离)。换句话说，框410的预定转向函数应该镜像映射框406的预定转向函数。

如果在框410之后，当前方向111未在预定公差角度内与期望方向112匹配，则车辆200返回到框404。车辆不断地在框404、406、408和410间循环，直到当前方向111在预定公差角度内匹配期望方向112。

图3大体上示出并说明了方法400应用于平行停放车辆200。应当领会，方法400也可以应用于退出或离开停车位。在这种情况下，期望方向112将相对路沿301b成一定角度。不同于当前方向111在预定公差角度内与期望方向112匹配时终止，而是方法400(当应用于离开停车位时)当车辆200能够通过在当前的方向111而没有接触障碍的情况下前进或倒车离开停车位时，将自动终止。

应当理解，方法400可以应用于其他使用情况。例如，当倒出车道时可以使用方法400。图5示出了与具有顶部路沿502、中心线503和底部路沿504的街道500交叉的车道501。当前方向111平行于车道501。期望方向112平行于街道500。

为了实现期望的方向，车辆200执行方法400，方法400最终导致当前方向111与期望方向112(在预定的匹配限度内)相匹配。在框402处，驾驶者将后桥的中点放置在期望位置505。驾驶者指示车辆进行到框404。除了框416的间隙可以参考不同的标准来设定之外，方法400如前所述继续进行。框416的间隙可以被设置为使得(a)车辆200的任何部分都不穿过中心线503，并且(b)车辆200总是停留在由道路500和车道501限定的区域内。换句话说，框416的间隙可以被设置为使得非道路(例如，草地)506被设置为前方障碍物，并且将中心线503设置为后方障碍物。