具有对象回避的拖车主动倒车辅助装置制造方法

具有对象回避的拖车主动倒车辅助装置制造方法
【专利摘要】一种拖车倒车辅助装置，包含障碍物感测系统和与障碍物感测系统耦接的拖车倒车辅助系统校正装置，当车辆-拖车组合体正向目标位置倒车时，该障碍物感测系统可操作为输出表征靠近车辆-拖车组合体的对象的接近度的信息。拖车倒车辅助系统利用表征对象的接近度的信息确定是否需要修改车辆-拖车组合体的路径，以限制车辆-拖车组合体与对象发生碰撞的可能性，以及实施路径校正动作以修改车辆-拖车组合体的行车路径，从而减少车辆-拖车组合体与对象发生碰撞的可能性。
【专利说明】具有对象回避的拖车主动倒车辅助装置
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及车辆中的驾驶员辅助和主动安全技术，尤其涉及通过拖车倒车辅助整体地实施对象回避。
【背景技术】
[0002]公知地，操作附接有拖车的车辆倒车对于许多驾驶员来说是一项艰巨的任务。这对于未经训练过具有拖车的车辆的倒车的驾驶员来说尤其如此，例如，那些不经常驾驶带有附接拖车的车辆的驾驶员(例如，已经租下一辆拖车，偶尔使用个人的拖车等)。如此困难的原因之一是，操作具有附接拖车的车辆的倒车需要反向转向(counter-steering),其与当操作没有附接拖车的车辆倒车时的正常转向相反，和/或需要在折头条件(jack-knife condition)发生前制动以使车辆-拖车组合体保持稳定。如此困难的另一个原因是，转向中的小失误将在操作具有附接拖车的车辆的倒车时被放大，从而导致拖车背离期望的路径。再一个原因是经常有对象和/或建筑物存在，这限制拖车倒车所要通过的可用空间。
[0003]为了辅助操作具有附接拖车的车辆转向的驾驶员，拖车倒车辅助系统需要知道驾驶员的意图。对于已知的拖车倒车辅助系统的一个通常的假设是，具有附接拖车的车辆的驾驶员想要直线倒车，并且该系统暗示或明确为车辆-拖车组合体假定零曲率路径。可惜，现实世界中的大多数用于拖车倒车的情况都包含曲线路径，并且，因此，假设的零曲率路径将明显地限制系统的有效性。一些已知的系统假设路径是地图或路径规划中已知的。为此，一些已知的拖车倒车辅助系统在这样一个要求下运行，即，拖车倒车路径在拖车开始倒车之前是已知的，例如，来自于地图或路径规划算法。令人不快地是，已知拖车倒车辅助系统这样的实施例具有相对复杂的人机界面(HMI)来规定路径、障碍物和/或倒车操作的目标。而且，这样的系统也需要某些方式来确定对期望的路径遵循得怎么样，并且需要知道何时满足期望的目标、或停止点和方向，这要利用一些手段，例如摄像机、惯性导航、或高精度GPS。这些要求将导致一个相对复杂和昂贵的系统。
[0004]如上所述，能够证明拖车倒车困难的一个理由是，需要以某种方式控制车辆，即限制潜在的折头条件发生。当牵引角(hitch angle)不能通过施加给车辆最大的转向输入减少(即，使其较不尖锐)时，例如，通过使车辆的转向前轮在转向角变化的最大速率下移动至最大转向角，说明拖车已经达到折头条件。在已经达到折头角的情况下，车辆必须向前拉以减少牵引角，以便排除折头条件，并且，因此，允许通过操控车辆的转向轮来控制牵引角。然而，除了造成不方便的情况的折头条件一其中车辆必须向前拉一以外，如果车辆的某些运行条件没有检测到或被抵消，其也可导致损坏车辆和/或拖车，这些运行条件涉及车辆的速度、发动机扭矩、加速度、和类似的因素。例如，当达到折头条件时，如果车辆正在适当的高速下行驶和/或经受适当的高纵向加速度，车辆关于拖车的相对运动可导致车辆和拖车之间的接触，由此将损坏拖车和/或车辆。
[0005]同样如上所述，能够证明拖车倒车困难的另一个理由是，经常有对象和/或建筑物存在，这限制拖车倒车所要通过的可用空间。驾驶员必须因此不仅要关注将拖车倒入预定位置，还要关注以这样的方式进行操作，即无论是车辆还是拖车都不能与对象和/或建筑物发生碰撞。造成这种挑战的原因是，车辆和拖车达到折头条件的可能性限制了在不碰撞他们的情况下行驶穿过这样的对象的可操作性。
[0006]因此，一种提供具有对象回避的拖车倒车辅助装置的解决方案将是有益的、合适的和有用的。

【发明内容】

[0007]本发明主题的实施例针对于以如下方式辅助驾驶员对附接至车辆的拖车(S卩，车辆-拖车组合体)进行倒车，即，限制车辆或拖车与障碍物和/或建筑物(即，靠近的对象)发生碰撞，拖车必须倒车经过该障碍物和/或建筑物从而达到目标的(即，计划的)位置。为此目的，本发明主题的实施例利用这种靠近的对象的接近度作为算法中的输入，以校正车辆和拖车的路径，从而避免和这种靠近的对象发生碰撞(即，路径校正功能)。在一些实施例中，路径校正功能可以响应于车辆的驾驶员通过使用人机界面(HMI)来引导车辆而得到应用。在其它的实施例中，使用车辆的各种机电系统自动地执行路径校正功能连同车辆的行车路径控制。路径校正功能可以以这样一种方式实施，即，限制达到车辆和拖车之间的折头条件的可能性，例如，通过检测即将发生折头条件(即，折头诱发条件)，以及为了减轻即将发生的折头条件而相应地实施折头的反制措施。可选择地，在本发明的主题的一些实施例中，可以响应于检测到的即将发生的和/或实际的条件(例如，折头的条件)而实施警报(例如，触觉、听觉、视觉和/或类似的)，该检测到的条件需要将车辆向前拉和/或提供车辆或拖车正在接近附近的对象的通知。因此，本发明主题的实施例有助于以相对简单、有效和安全的方式实施拖车倒车辅助功能。
[0008]在本发明的目标的一个实施例中，一种辅助驾驶员操作车辆-拖车组合体倒车的方法包含多个操作。执行一操作，其用于当将车辆-拖车组合体向目标位置倒车时确定靠近车辆-拖车组合体的对象的接近度。执行一操作，其用于根据对象与车辆-拖车组合体的接近度来确定车辆-拖车组合体需要修改的路径，以限制车辆-拖车组合体与对象发生碰撞的可能性。其后，执行一操作，其用于实施路径校正动作，以修改车辆-拖车组合体的行车路径，从而减少车辆-拖车组合体与靠近的对象发生碰撞的可能性。一个或多个数据处理装置从与一个或多个数据处理装置耦接的存储器访问指令，该指令使一个或多个数据处理装置进行上述操作。
[0009]在本发明主题的另一个实施例中，拖车倒车辅助装置包含障碍物感测系统以及与障碍物感测系统耦接的拖车倒车辅助系统校正装置，当将车辆-拖车组合体向目标位置倒车时，该障碍物感测系统可操作地输出表征靠近车辆-拖车组合体的对象的接近度的信息。拖车倒车辅助系统利用表征对象接近度的信息来确定车辆-拖车组合体的路径是否需要修改，以限制车辆-拖车组合体与对象发生碰撞的可能性，以及拖车倒车辅助系统实施路径校正动作来修改车辆-拖车组合体的行车路径，以减少车辆-拖车组合体与对象发生碰撞的可能性。
[0010]在本发明的目标的另一个实施例中，电子控制器系统具有一组可感知地实施在其非临时性处理器可读介质上的指令。该组指令可以通过电子控制器系统的一个或多个数据处理装置从永久的处理器可读的介质上访问，以在该数据处理装置处进行解译。该组指令设置为导致一个或多个处理装置的数据进行多个操作。执行一操作，其用于当将车辆-拖车组合体向目标位置倒车时确定靠近车辆-拖车组合体的对象的接近度。执行一操作，其用于根据对象与车辆-拖车组合体的接近度来确定车辆-拖车组合体需要修改的路径，以限制车辆-拖车组合体与对象发生碰撞的可能性。其后，执行一操作，其用于实施路径校正动作，以修改车辆-拖车组合体的行车路径，从而减少车辆-拖车组合体与靠近的对象发生碰撞的可能性。
[0011]本发明主题的上述和其它目的、实施例、优势和/或区别，将通过进一步阅读以下说明书、相关附图和所附的权利要求变得显而易见。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]图1A是表示设置用于执行根据本发明主题的实施例的拖车倒车辅助功能的车辆的方框图。
[0013]图1B是表示根据本发明主题的实施例设置的车辆-拖车组合体的示意图。
[0014]图1C是表示一种提供具有对象回避的拖车倒车辅助功能的方法的流程图。
[0015]图2是表示参照图1A所述的拖车倒车转向输入装置的优选实施例的示意图。
[0016]图3是表示利用参照图2所述的拖车倒车转向输入装置实施的拖车倒车序列的实例的示意图。
[0017]图4是表示用于实施根据本发明主题的实施例的拖车倒车辅助功能的方法的流程图。
[0018]图5是表示设置用于提供信息的动态模型的示意图，该信息被用于提供根据本发明主题的拖车倒车辅助功能。
[0019]图6是表示针对根据本发明主题配置的旋转式拖车倒车转向输入装置的拖车路径曲率函数图(trailer path curvature function plot)的实例的曲线图。
[0020]图7是表示牵引角和转向角之间的关系的示意图，因为其涉及确定车辆/拖车系统的折头角。
[0021]图8是表示一种实施根据本发明主题的实施例的折头反制功能的方法的流程图。【具体实施方式】
[0022]本发明的主题指向提供拖车倒车辅助功能，其包括对象回避。如上所述，能够证明拖车倒车困难的一个理由是，经常有对象和/或建筑物存在，其限制拖车倒车通过的可用的空间。驾驶员必须因此不仅要关注将拖车倒入预定位置，还要关注以这样操作的方式进行，即无论是车辆还是拖车都不能与相邻的对象和/或建筑物发生碰撞。造成这种挑战的原因是，车辆和拖车达到折头条件的可能性限制了在不碰撞这些对象的情况下行驶穿过这样的对象的可操作性。为此，本发明主题的实施例利用这种靠近的对象的接近度作为算法中的输入，以校正车辆和拖车的路径，从而避免和这种靠近的对象发生碰撞(即，路径校正功能)。
[0023]本发明主题的实施例利用障碍物的接近度作为算法中的输入，以校正车辆和拖车的路径，从而避免和障碍物发生碰撞。公知有各种传感器技术和系统用在目前的车辆上，以检测靠近车辆的对象的存在和/或距离。例如，超声波传感器和/或摄像机用在主动停车辅助中，以检测路边、墙壁和车辆，以及雷达用于警告驾驶员关于有物体在车辆的盲区内和周围。摄像机、超声波传感器和雷达是设置用于捕获表征对象的接近度的装置的实例(即，接近度信息捕获装置)。为此，本发明主题的实施例可利用车辆上现有的接近度信息捕获装置和/或使用在拖车上的接近度信息捕获装置(例如，安装在拖车上的辅助零件)。
[0024]如下面更详细的说明，在本发明主题的某些实施例中，在车辆和拖车的倒车操纵进行时，可以通过允许车辆的驾驶员输入期望的拖车路径曲率，以指定期望的拖车路径，从而控制拖车行车路径的曲率(即，拖车路径曲率控制)。虽然控制旋钮——一组虚拟按键或触摸屏——每个都可以被实施用于实现拖车路径曲率控制，但是本发明主题不必限制于任何特别的界面配置，通过该界面可输入期望的拖车路径曲率。而且，在方向盘可以从车辆的转向轮机械地去耦的情况下，该方向盘也可作为界面使用，通过该界面可输入期望的拖车路径曲率。如下将更详细的说明，由车辆和拖车定义的系统的运动学信息将用于计算拖车的曲率和车辆转向角之间的关系(即，运动学)，该关系用于确定车辆达到指定的拖车路径的转向角变化。对应于转向角变化的转向指令用于控制车辆的转向系统(例如，电动助力转向(EPAS)系统)，以执行车辆转向轮的转向角变化，以达到(例如，近似)指定的拖车行车路径。此外，如下所述，根据本发明主题的拖车倒车辅助功能可包括一个或多个反制措施，实施该反制措施以限制车辆和由车辆牵引的拖车之间达到折头条件的可能性。
[0025]参照图1A，示出了车辆100的一个实施例，其被设置用于执行根据本发明主题的拖车倒车辅助功能。车辆100的拖车倒车辅助系统105控制拖车110的行车路径的曲率，拖车110附接于车辆100。这种控制将通过车辆100的助力转向系统和拖车倒车辅助系统105的相互作用完成。当车辆100是倒档时，在拖车倒车辅助系统105的运行过程中，车辆100的驾驶员有时将局限于这样一种方式，即，他/她可以通过车辆100的方向盘作出转向输入。这是因为在某些车辆中，拖车倒车辅助系统105由助力转向系统115控制，并且助力转向系统115直接与方向盘耦接(即，车辆100的方向盘与车辆100的转向轮一致地移动)。如下将更详细的说明，倒车辅助系统105的人机界面(HMI)用于命令拖车110的路径曲率的变化，该人机界面例如为旋钮，从而将这种指令与由车辆100的方向盘作出的去耦。然而，一些设置成提供根据本发明主题的拖车倒车辅助功能的车辆将具有选择性地将转向运动从车辆的导向轮的运动去耦的能力，从而允许将方向盘用于在这种拖车倒车辅助过程中发出拖车路径曲率变化的指令。
[0026]拖车倒车辅助系统105包括拖车倒车辅助控制模块120、拖车倒车转向输入装置125、和牵引角检测装置130。拖车倒车辅助控制模块120与拖车倒车转向输入装置125和牵引角检测装置130连接，以允许它们之间的信息连通。本发明所公开了拖车倒车转向输入装置可以与拖车倒车辅助控制模块120以有线或无线的方式耦接。拖车倒车辅助系统控制模块120附接至助力转向系统115的助力转向控制模块135，以允许它们之间的信息连通。助力转向系统115的转向角检测装置140与助力转向控制模块125连接，以提供给其信息。拖车倒车辅助系统也附接至制动系统控制模块145、动力传动系统控制模块150、和对象检测模块151上，以允许它们之间的信息连通。联合地，拖车倒车辅助系统105、助力转向系统115、制动系统控制模块145、动力传动系统控制模块150定义根据本发明主题的实施例配置的拖车倒车辅助的体系结构。[0027]拖车倒车辅助控制模块120设置用于实施接收来自于拖车倒车转向输入装置125、牵引角检测装置130、助力转向控制模块135、制动系统控制模块145、和动力传动系统控制模块150的信息的逻辑。拖车倒车辅助控制模块120(例如，其拖车曲率算法)产生车辆转向信息，该信息依据于从拖车倒车转向输入装置125、牵引角检测装置130、助力转向控制模块135、制动系统控制模块145、和动力传动系统控制模块150接收到的信息的全部或部分。其后，将该车辆转向信息提供给助力转向控制模块135，以用于通过助力转向系统115来影响车辆100的转向，以达到所命令的拖车110的行车路径。
[0028]拖车倒车转向输入装置125提供给拖车倒车辅助控制模块120关于定义拖车110的被命令的行车路径的、给拖车倒车辅助控制模块120的信息(即，拖车转向信息)。该拖车转向信息可包括涉及行车路径的命令变化的信息(例如，路径曲率半径的变化)，和涉及指示拖车将沿着由拖车的纵向中心轴定义的路径行驶的信息(即，基本上是直的行车路径)。如下将详细说明，拖车倒车转向输入装置125优选包括可旋转的控制输入装置，以允许车辆100的驾驶员与拖车倒车转向输入装置125交流，从而命令期望的拖车转向动作(例如，命令期望的拖车行车路径半径变化和/或命令拖车沿着由拖车的纵向中心轴定义的基本上是直的行车路径行车)。在一个优选的实施例中，可旋转的控制输入装置是关于延伸穿过旋钮的顶面/面的旋转轴可旋转的旋钮。在其它的实施例中，可旋转的控制输入装置是关于大体上平行于旋钮的顶面/面延伸的旋转轴可旋转的旋钮。
[0029]一些车辆(例如，具有主动前轮转向的车辆)具有助力转向系统配置，其允许方向盘与这种车辆的转向轮的移动去耦。因此，方向盘可以以独立地方式旋转，其中，车辆助力转向系统控制转向轮(例如，由车辆转向信息命令的转向轮，该信息由根据本发明主题的实施例配置的拖车倒车辅助系统控制模块提供给助力转向系统控制模块)。因此，在这种类型的车辆中，其中方向盘可选择性地从转向轮去耦以允许其独立运行，根据本发明主题设置的拖车倒车辅助系统的拖车转向信息可以由方向盘的旋转提供。因此，在此公开了，在本发明主题的某些实施例中，方向盘是在本发明主题的范围内的可旋转的控制输入装置的一个实施例。在这些实施例中，方向盘将被偏置向相对运动的旋转范围之间的静止位置(at-rest position)(例如,通过可选择地接合/激活的装置)。
[0030]与拖车110的牵引角检测组件155协同运行的牵引角检测装置130提供给拖车倒车辅助控制模块120涉及车辆100和拖车110之间的角度的信息(即，牵引角信息)。在一个优选的实施例中，牵引角检测装置130是基于摄像机的装置，例如，车辆100的现有的后视摄像机，当拖车110通过车辆100倒车时，其拍摄(即，视觉监视)附接在拖车110上的目标(即，牵引角检测组件155)的图像。优选地，但不是必须地，牵引角检测组件155是专用组件(例如，为了能被牵引角检测装置130识别的明确目的，而附接/集成于拖车110的表面的零件)。可选择地，牵引角检测装置130可以是物理安装在车辆100的牵引组件上和/或与拖车110的牵引组件配套的装置，以确定车辆100和拖车110的中心线纵向轴之间的角度。牵引角检测装置130可设置用于检测折头诱发条件和/或相关的信息(例如，当牵引角已经满足阈值时)。
[0031]助力转向控制模块135提供给拖车倒车辅助控制模块120涉及车辆100的方向盘角度的旋转位置(例如，角度)和转向轮的旋转位置(例如，转向角)的信息。在本发明主题的某些实施例中，拖车倒车辅助控制模块120可以是助力转向系统115的集成组件。例如，助力转向控制模块135可包括拖车倒车辅助算法，其用于根据从拖车倒车转向输入装置125、牵引角检测装置130、助力转向控制模块135、制动系统控制模块145、和动力传动系统控制模块150接收到的信息的全部或部分来产生车辆转向信息。
[0032]制动系统控制模块145提供给拖车倒车辅助控制模块120涉及车辆速度的信息。这种车辆速度信息可通过制动系统控制模块145监测的个别的车轮速度来确定。在某些情况下，个别的车轮速度可用于确定车辆偏航角和/或偏航角速率，并且这种偏航角和/或偏航角速率可提供给拖车倒车辅助控制模块120，以用于确定车辆转向信息。在某些实施例中，拖车倒车辅助控制模块120可提供车辆制动信息给制动系统控制模块145，以允许拖车倒车辅助控制模块120在拖车110的倒车过程中控制车辆100的制动。例如，利用拖车倒车辅助控制模块120在拖车110的倒车过程中控制车辆100的速度可减少不可接受的拖车倒车条件的可能性。不可接受的拖车倒车条件包括，但不限于，车辆超速条件、拖车角度动态不稳定性、由关于车辆100和拖车110的角位移限值所定义的拖车折头条件等等。在此公开了倒车辅助控制模块120可发出对应于实际的、即将发生的和/或预期的不可接受的拖车倒车条件的通知(例如，警报)的信号。
[0033]动力传动系统控制模块150与拖车倒车辅助控制模块120相互作用，以在拖车110的倒车过程中控制车辆100的速度和加速度。如上所述，车辆100的速度的控制对于限制不可接受的拖车倒车条件一例如，折头和拖车角度动态不稳定性一的可能性是必要的。类似于高速的考量，这是由于其涉及不可接受的拖车倒车条件，高的加速度也可以导致这种不可接受的拖车倒车条件。
[0034]障碍物感测系统151捕获、产生和输出表征靠近车辆100的对象的接近度。如图1B所示，障碍物感测系统151可包括多个接近度信息捕获装置153，其每个都安装在车辆-拖车组合体111 (即，附接有拖车110的车辆100)的车辆100上。安装在车辆上的接近度信息捕获装置153的实例包括，但不限于一个或多个超声波传感器、一个或多个摄像机、和一个或多个雷达收发器。如图1A和IB所示，拖车110也可包括一个或多个安装在拖车上的接近度信息捕获装置157，其可与障碍物感测系统151或者可选择地与拖车倒车辅助控制模块120耦接。安装在拖车上的接近度信息捕获装置157的实例包括，但不限于一个或多个超声波传感器、一个或多个摄像机、和一个或多个雷达收发器。因此，一个或多个安装在车辆上的接近度信息捕获装置153使接近车辆100的后部和拖车110的前部的对象的接近度能够被确定，以及一个或多个安装在拖车上的接近度信息捕获装置157使接近拖车110的后部的对象的接近度能够被确定。
[0035]图1C表示一种用于提供具有对象回避的拖车倒车辅助功能的方法190的一个实施例。在一个实施例中，以上公开和所述的拖车倒车辅助系统105和车辆-拖车组合体111设置用于执行用于提供具有对象回避的拖车倒车辅助功能的方法190。方法190开始于操作192，其执行用于确定靠近车辆-拖车组合体111的对象的接近度。例如，在车辆-拖车组合体111的倒车过程中，从安装在车辆100和/或拖车110上的接近度信息捕获装置传递给拖车倒车辅助系统105的信息被用于确定车辆100和/或拖车110与靠近的对象的接近度。
[0036]在确定了对象的接近度之后，执行操作194以用于确定车辆-拖车组合体的路径是否需要修改(即，车辆-拖车路径校正)，以限制车辆-拖车组合体与对象发生碰撞的可能性。车辆-拖车路径校正的确定是基于车辆-拖车组合体111与障碍物的接近度。车辆-拖车路径校正的确定也可以基于车辆100的一个或多个其它的评估阈值的系统，该阈值指示车辆-拖车组合体111正在接近关于对象的碰撞条件(即，碰撞阈值)。使用这些其它的系统来确定是否需要车辆-拖车路径校正的方式的实例包括但不限于:发动机扭矩要求的动态瞬时行为和量值用于评估碰撞阈值；纵向加速度用于评估碰撞阈值；方向盘角速率和动态瞬时行为被用在预先定义或计算的映射中以用于评估碰撞阈值；驾驶员输入拖车曲率命令的瞬时行为可用在预先定义或计算的映射中，其利用当前牵引角位置评估碰撞阈值；以及牵引角速率被用于预先定义或计算的映射中，以评估碰撞阈值。这些其它的系统可与车辆的一个或多个以下的作用机制关联:电动助力转向、主动前轮转向、四轮转向、自动制动、节流控制和自动档位选择。
[0037]如果确定不需要车辆-拖车校正，方法100继续进行至操作192，以确定靠近车辆-拖车组合体111的对象的接近度(例如，相同和/或不同的对象)。如果确定需要车辆-拖车路径校正，执行操作196以确定校正拖车-车辆组合体的路径的适当和恰当的动作(即，路径校正动作)，以减轻其与对象发生碰撞的可能性，并在其后执行操作198，以实施路径校正动作。路径校正动作可以完全通过人机界面(HMI)引导驾驶员来实施和/或利用其各种机电系统(例如，与电动助力转向、主动前轮转向、四轮转向、自动制动、节流控制和自动档位选择关联的系统)自动控制车辆来实施。
[0038]路径校正动作的确定可用在很多基础上进行。例如，优先次序可用给予对象回避模式，其具有减轻碰撞的最高概率和/或对车辆运行的最低影响。用于实施路径校正动作的对象回避策略的实例包括但不限于，速度控制策略、转向控制策略和拖车曲率控制策略。速度控制策略可包括油门停用或限制和自动摩擦的组合，或者，当规定的与避免碰撞到对象对应的避免碰撞标准(例如，相应的避免碰撞阈值)被满足时，传动制动可用于减少车辆的速度，从而减少碰撞的可能性。转向控制策略可包括减少和限制转向速率、转向角限值、相对的行走轮角度和速度和过渡控制输入，以便满足规定的与避免和对象发生碰撞对应的避免碰撞标准。拖车曲率控制策略包括，基于利用车辆速度、加速度、转向速率和/或过渡的方向盘角行为的映射，在拖车倒车辅助系统中利用例如自动转向或HMI引导来减少拖车曲率控制目标(即，指令值)，从而减少与对象碰撞的可能性。相应地，实施路径校正动作可包括发出用于导致一个或多个对象回避策略被初始化的路径校正动作指令。
[0039]与确定需要路径校正动作和/或实施路径校正动作结合或作为其的一部分，能够初始化警报通信。这样的警报通信的实例包括但不限于，视觉警报、声音警报和触觉警报。视觉警报可包括利用车辆驾驶员的智能装置(例如，手机或平板电脑)和/或车辆中的一个或多个子系统(例如，被照明的方向盘/旋钮，被照明的摄像机显示器、平视显示器，被照明的反射文本或示意性屏幕(schematic screen))的显示策略。这些视觉警报可包括颜色、亮度和闪烁频率，以提供给驾驶员关于碰撞减轻功能激活和/或帮助引导车辆驾驶以避免碰撞的反馈。声音警报可包括用于指导驾驶员避免碰撞或通知驾驶员自动碰撞减轻功能被激活的可听音或语音指令。触觉警报可包括用于帮助驾驶员避免碰撞或通知驾驶员自动碰撞减轻功能被激活的方向盘扭矩和/或振动(即，触觉反馈)。也可以使用其它的子系统或装置，例如，手机、平板电脑、振动座椅。改变的振动频率可用于传递附加的关于碰撞的可能性的信息给驾驶员。驾驶员和车辆之间的通信可以利用不同的通信模式实施，例如，车载音频系统、停车辅助音响、文本显示器、导航系统、倒车摄像系统、按摩座椅激活、操纵杆输入、方向盘输入、镜面显示器(mirror display)、移动电话、移动计算装置和/或移动游戏
>j-U ρ?α装直。
[0040]参照图2，示出了图1中所述的拖车倒车转向输入装置125的一个优选实施例。旋钮170形式的旋转控制元件与移动感测装置175耦接。旋钮170被偏置(例如，弹簧复位)向在相对的运动旋转范围R(R)、R(L)之间的静止位置P(AR)。相对的运动旋转范围R(R)中的第一个大体上等于相对的运动旋转范围R(L)、R(R)中的第二个。为了提供旋钮170的旋转量的触觉指示，可以根据旋钮170相对于静止位置P(AR)的旋转量来增加(例如，非线性地)朝着静止位置P(AR)偏置旋钮170的力。此外，旋钮170可以设置具有位置指示制动器，这样驾驶员可确实地感觉到静止位置P(AR)以及感觉到接近相对的运动旋转范围R(L)、R(R)的端部(例如，软的端部止动装置)。
[0041]移动感测装置175设置用于感测旋钮170的移动 ，并输出相应的信号(即，移动感测装置信号)给在图1A中示出的拖车辅助倒车输入装置125。根据旋钮170相对于静止位置P (AR)的旋转量、旋钮170的移动速度、和/或旋钮170相对于静止位置P (AR)的移动方向来生成移动感测装置信号。如下将更详细的说明，旋钮170的静止位置P(AR)对应于指示车辆100应该转向的移动感测装置信号，这样，当旋钮170回到静止位置P(AR)时，拖车110将沿着由拖车110的中心线纵轴定义的基本上是直的路径倒车，并且，旋钮170的最大顺时针方向和逆时针方向的位置(即，相对的运动旋转范围R(L)、R(R)的限值)每个对应于各自的移动感测装置信号，该信号指示在没有导致折头条件的相应车辆转向信息的情况下可实现的拖车110的行车路径的最紧的曲率半径(即，最尖锐的轨迹)。就这一点而言，静止位置P(AR)是相对于相对的运动旋转范围R(L)、R(R)的零曲率指令位置。在这里公开了，拖车路径的指令曲率(例如，拖车轨迹的半径)和旋钮的相应旋转量的比率可随着旋钮170的相对的运动旋转范围R(L)、R(R)的每一个变化(例如，非线性地)。在这里也公开了该比率可以是车辆速度、拖车几何结构、车辆几何结构、牵引几何结构和/或拖车载荷的函数。
[0042]旋钮170的使用可使拖车转向输入从在车辆100的方向盘上做出的输入去耦。在使用过程中，当车辆100的驾驶员使拖车110倒车时，驾驶员可旋转旋钮170，以指示拖车110的路径所遵循的曲率，以及将旋钮170旋回至静止位置P(AR)，以导致拖车110沿着直线倒车。此外，在拖车倒车辅助系统的实施例中，其中方向盘在附接的拖车的倒车过程中保持与车辆的转向轮物理地耦接，根据本发明主题设置的旋转控制元件(例如，旋钮170)提供了一种允许车辆驾驶员输入拖车转向指令的简单且用户友好型的装置。
[0043]在这里公开了，根据本发明主题的实施例设置的可旋转的控制输入装置(例如，旋钮170和相关的移动感测装置)可以省略偏置向相对运动旋转范围之间的静止位置的装置。这种偏置的缺失允许可旋转的控制输入装置的当前旋转位置被保持住，直到可旋转的控制输入装置被手动移动到不同的位置。优选地，但不是必须地，当这种偏置被省略时，将提供一种用于指示可旋转的控制输入装置被放置在零曲率指令位置(例如，如在可旋转的控制输入装置被偏置的实施例中的静止位置的相同的位置)的装置。指示可旋转的控制输入装置被放置在零曲率指令位置的装置的实例包括，但不限于，可旋转的控制输入装置在零曲率指令位置时所接合的制动器、指示可旋转的控制输入装置在零曲率指令位置的视觉标记、指示可旋转的控制输入装置处于或接近零曲率指令位置的主动振动信号、指示可旋转的控制输入装置接近零曲率指令位置的声音信息等等。
[0044]在这里还公开了，本发明主题的实施例可设置具有不可旋转的控制输入装置(即，非旋转控制输入装置)。类似于根据本发明主题的实施例设置的可旋转的控制输入装置(例如，旋钮170和相关的移动感测装置)，这种非旋转控制输入装置被设置成选择性地提供导致拖车遵循大体上是直的行车路径段的信号，并且选择性地提供导致拖车遵循大体上是弯曲的行车路径段的信号。这种非旋转控制输入装置包括，但不限于，多个可按压的按钮(例如，曲线向左、曲线向右和直行)，驾驶员在其上描绘或以其他方式输入针对行车指令的路径的曲率的触摸屏，沿着轴线可平移以允许驾驶员输入行车指令的路径的按钮，等
坐寸ο
[0045]拖车倒车转向输入装置125可设置成提供各种反馈信息给车辆100的驾驶员。这种反馈信息可指示的情况的实例包括，但不限于，拖车倒车辅助系统105的状态(例如，激活、待机(例如，当向前行驶以减少拖车角度时)、故障、停用等)，已经达到曲率限值(即，拖车110的行车路径的最大指令曲率)，等等。为此，拖车倒车转向输入装置125可以设置成提供触觉反馈信号(例如，通过旋钮170的振动)作为如果发生各种条件中的任何一个的警报。这些条件的实施例包括，但不限于，拖车110发生折头、拖车倒车辅助系统105发生故障、拖车倒车辅助系统105或车辆100的其它系统已经预测到的发生在拖车110的当前的行车路径上的碰撞、拖车倒车辅助系统105已经限制的拖车的行车路径的指令的曲率(例如，由于车辆100的过快的速度或加速度)，等等。更进一步地，在这里公开了拖车倒车转向输入装置125可利用照明(例如,LED180)和/或声音信号输出(例如，声音输出装置185)提供某些反馈信息(例如，不可接受的拖车倒车条件的通知/警报)。
[0046]参照图2和3，示出了在具有拖车的车辆(即，图1和2中的车辆100)倒车时利用拖车倒车转向输入装置125规定拖车(即，在图1A中示出的拖车110)的行车路径(POT)的曲率的实例。在拖车110倒车的准备中，车辆100的驾驶员驾驶车辆100向前沿着拉通路径(pull-thru path) (PTP)来将车辆100和拖车110定位在第一个倒车位置BI。在第一个倒车位置BI中，车辆100和拖车110是彼此纵向对齐的，这样，车辆100的纵向中心轴LI与拖车110的纵向中心轴L2对齐(例如，平行或一致)。在这里公开了，这种纵向中心轴L1、L2在拖车倒车功能的实施例的开始时的对齐，对于根据本发明主题设置的拖车倒车辅助系统的可操作性不是必需的。
[0047]在激活拖车倒车辅助系统105之后(例如，在拉通顺序之前、之后或之间)，驾驶员通过将车辆100从第一个倒车位置BI倒车而开始操作拖车110倒车。只要拖车倒车转向输入装置125的旋钮170保持在静止位置P(AR)，拖车倒车辅助系统105将根据需要操纵车辆100转向，以导致拖车110沿着由拖车110在拖车110开始倒车时的纵向中心轴L2定义的大体上是直的行车路径倒车。当拖车到达第二个倒车位置B2时，驾驶员旋转旋钮170以命令拖车110向右转(即，旋钮位置R(R))。相应的，拖车倒车辅助系统105将操纵车辆100转向，以导致拖车110根据旋钮170相对于静止位置P(AR)的旋转量、旋钮170的移动速度、和/或旋钮170相对于静止位置P(AR)的移动方向而向右转。类似地，可通过将旋钮170旋向左而命令拖车110转向左。当拖车到达倒车位置B3时，驾驶员允许旋钮170回到静止位置P(AR)，由此导致拖车倒车辅助系统105如所需地转向车辆100，以导致拖车110沿着由拖车110在旋钮170回到静止位置P(AR)时的纵向中心轴L2定义的大体上是直的行车路径倒车。其后，拖车倒车辅助系统105如所需地转向车辆，以导致拖车110沿着大体上是直的路径倒车至第四个倒车位置B4。就这一点而言，拖车110的行车路径(path oftravel)POT的弧形(例如，弯曲的)部分由旋钮170的旋转而决定，并且行车路径POT的直线部分由拖车在旋钮170处于/回到静止位置P(AR)时的纵向中心轴L2的方向来决定。
[0048]图4示出了用于实施根据本发明主题的实施例的拖车倒车辅助功能的方法200。在一个优选的实施例中，用于实施拖车倒车辅助功能的方法200可利用以上关于图1A中的车辆100和拖车110所述的拖车倒车辅助体系结构来进行。相应地，通过可旋转的控制输入装置(例如，在关于图2阐述的旋钮170)提供拖车转向信息。
[0049]执行操作202以接收拖车倒车辅助要求。接收拖车倒车辅助要求的实例包括激活拖车倒车辅助系统和提供车辆和拖车已准备好倒车的确认。在接收拖车倒车辅助要求之后(即，当车辆正在后退时)，执行操作204以接收拖车倒车信息信号。通过拖车倒车信息信号携带的信息的实例包括，但不限于，来自于拖车倒车转向输入装置125的信息、来自于牵引角检测装置130的信息、来自于助力转向控制模块135的信息、来自于制动系统控制模块145的信息、以及来自于动力传动系统控制模块150的信息。在这里公开了，来自于拖车倒车转向输入装置125的信息优选包括表征期望的拖车的行车路径的曲率的拖车路径曲率信息，例如，由以上关于图1和2阐述的拖车倒车转向输入装置125提供的信息。以这种方式，用于接收拖车倒车信息信号的操作204可包括接收表征期望的拖车的行车路径的曲率的拖车路径曲率信息。
[0050]如果拖车倒车信息信号指示要求拖车的行车路径的曲率变化(即，通过旋钮170的指令)，将执行操作206以用于确定车辆转向信息，以提供要求的拖车的行车路径的曲率变化。否则，将执行操作208以用于确定车辆转向信息，以保持拖车当前的直线行驶(即，由拖车的纵向中心轴所定义的)。其后，将执行操作210以用于提供车辆转向信息给车辆的助力转向系统，随后将执行操作212以用于确定拖车倒车辅助的状态。如果确定拖车倒车完成，将执行操作214以用于结束当前的拖车倒车辅助实施例。否则，方法200将回到用于接收拖车倒车信息的操作204。优选地，以监控的方式(例如，在数字数据处理装置的高速率下)执行用于接收拖车倒车信息信号、确定车辆转向信息、提供车辆转向信息和确定拖车倒车辅助状态的操作。相应地，除非确定为了拖车倒车而进行的车辆后退已经完成(例如，原因是车辆在拖车倒车辅助实施例中已经成功地倒入的期望的位置，车辆必须向前拉以开始另一个拖车倒车辅助实施例等)，方法200将继续执行用于接收拖车倒车信息信号、确定车辆转向信息、提供车辆转向信息和确定拖车倒车辅助状态的操作。
[0051]在这里公开了，用于确定车辆转向信息以提供要求的拖车的行车路径的曲率变化的操作206，优选包括根据包含在拖车倒车信息信号中的拖车路径曲率信息确定车辆转向信息。如下将更详细的说明，确定车辆转向信息可通过由车辆和拖车定义的低阶运动学模型来完成。通过该模型，可以产生拖车路径曲率和车辆的转向轮的命令转向角之间的关系，以用于确定为了实现特定的拖车路径曲率的转向轮的转向角的变化。以这种方式，用于确定车辆转向信息的操作206可被设置用于产生提供根据本发明主题的拖车路径曲率控制所必需的彳目息。
[0052]在本发明主题的一些实施例中，用于提供车辆转向信息给车辆的助力转向系统的操作210导致转向系统根据车辆转向信息产生相应的转向指令。转向指令由转向系统解译且设置用于导致转向系统移动转向系统的转向轮，以实现由车辆转向信息指定的转向角。可选择地，转向指令可由转向系统外部的控制器、模块或计算机发出(例如，拖车倒车辅助控制模块)并且被提供给转向系统。
[0053]与执行用于接收拖车倒车信息信号、确定车辆转向信息、提供车辆转向信息和确定拖车倒车辅助状态的操作并行的是，方法200执行操作216，以用于监测拖车倒车信息，以确定是否存在不可接受的拖车倒车条件。这种监测的实例包括，但不限于，评估牵引角以确定是否超出牵引角阈值，评估倒车速度以确定是否超出倒车速度阈值，评估车辆转向角以确定是否超出车辆转向角阈值，评估其它运行参数(例如，车辆纵向加速度、加速踏板需求率和牵引角速率)以确定是否超出各自的阈值等等。倒车速度可以由从车辆的一个或多个轮速传感器获得的车轮转速信息来确定。如果确定存在不可接受的拖车倒车条件，将执行操作218以导致拖车当前的行车路径被禁止(例如，停止车辆的运动)，随后执行操作214以结束当前的拖车倒车辅助实施例。在这里公开了，在导致拖车当前的行车路径被抑制之前和/或与之协同，可实施一个或多个动作(例如，操作)，以提供给驾驶员关于这种不可接受的拖车角度条件即将发生或正在接近的反馈(例如，警报)。在一个实施例中，如果这种关于不可接受的拖车角度条件的反馈结果在达到临界条件之前被校正了，该方法将继续提供根据操作204-212的拖车倒车辅助功能。否则，该方法将进行至操作214，以结束当前的拖车倒车辅助实施例。与执行用于结束当前的拖车倒车辅助实施例的操作214结合，可以执行用于控制车辆的移动以校正或限制折头条件的操作(例如，使车辆转向，使车辆减速，限制驾驶员要求的拖车曲率输入的量值和/或速率，和/或防止超出牵引角的类似措施)。
[0054]现在转向对运动学模型的说明，其用于计算拖车的行车路径的曲率和牵引着拖车的车辆的转向角之间的关系，低阶运动学模型适合用在根据本发明主题的某些实施例设置的拖车倒车辅助系统中。为了实现这种低阶运动学模型，作出关于与车辆/拖车系统关联的参数的某些假设。这种假设的实例包括，但不限于，以相对低速提供车辆使拖车倒车，车辆和拖车的车轮具有可忽略的(例如，没有)滑移，车辆的轮胎、车辆的横向平顺性和拖车具有可忽略的(例如，没有)形变，可忽略不计的车辆的促动器动态，车辆和拖车显示可忽略的(例如，没有)滚动或牵引运动。
[0055]如图5所示，针对由车辆302和拖车304定义的系统，运动学模型300是基于与车辆302和拖车304关联的各种参数。这些运动学模型参数包括:
[0056]δ:车辆302的转向前轮306的转向角；
[0057]α:车辆302的偏航角；
[0058]β:拖车304的偏航角；
[0059]Y:牵引角(Y = β_α)；
[0060]W:车辆302的轴距；
[0061]L:车辆302的牵引点308和后轴310之间的长度；
[0062]D:拖车304的牵引点308和轴312之间的长度；和
[0063]r2:拖车304的曲率半径。
[0064]图5的运动学模型显示了在拖车304的车轴306的中点314处的拖车路径的曲率半径r2、车辆302的转向轮306的转向角δ、和牵引角Υ之间的关系。如下所示的等式中所示，该关系可表示为提供拖车路径曲率K2，这样，如果给定Υ，拖车路径曲率K2可以根据调节转向角δ进行控制(其中，β (.)是拖车偏航率以及η (.)是拖车速度)。
【权利要求】
1.一种拖车倒车辅助装置，其特征在于，包含: 障碍物感测系统，当车辆-拖车组合体正向目标位置倒车时，该障碍物感测系统输出靠近车辆-拖车组合体的对象的接近度信息；和 与障碍物感测系统耦接的拖车倒车辅助系统，其中，拖车倒车辅助系统利用接近度信息确定是否需要修改车辆-拖车组合体的路径，以避免与对象发生碰撞，并且利用接近度信息修改车辆-拖车组合体的行车路径，以避免与对象发生碰撞。
2.根据权利要求1所述的拖车倒车辅助装置，其特征在于，障碍物感测系统包括安装在拖车上的接近度信息捕获装置和安装在车辆上的接近度信息捕获装置中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的拖车倒车辅助装置，其特征在于，障碍物感测系统包括安装在车辆上的摄像机和安装在车辆上的超声波传感器中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的拖车倒车辅助装置，其特征在于，拖车倒车辅助系统使用以下信息中的至少一个: 表征车辆的发动机扭矩要求的信息； 表征车辆的纵向加速度的信息； 表征车辆的方向盘角的信息； 表征拖车的行车路径曲率的信息；和 表征车辆和拖车之间的牵引角的信息。
5.根据权利要求1所述的拖车倒车辅助装置，其特征在于，拖车倒车辅助系统通过发出以下指令中的至少一个实施路径校正动作: 修改车辆-拖车组合体的速度控制条件的指令； 修改车辆-拖车组合体的转向控制条件的指令；和 修改车辆-拖车组合体的拖车曲率控制条件的指令。
6.根据权利要求5所述的拖车倒车辅助装置，其特征在于，障碍物感测装置包括安装在拖车上的接近度信息捕获装置和安装在车辆上的接近度信息捕获装置中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的拖车倒车辅助装置，其特征在于，拖车倒车辅助系统使用以下信息中的至少一个: 表征车辆的发动机扭矩要求的信息； 表征车辆的纵向加速度的信息； 表征车辆的方向盘角的信息； 表征拖车的行车路径曲率的信息；和 表征车辆和拖车之间的牵引角的信息。
8.一种用于在拖车沿着行车路径朝向目标位置倒车过程中避免对象和车辆-拖车组合体之间发生碰撞的方法，其特征在于，包含以下步骤: 在拖车倒车过程中评估对象与车辆-拖车组合体之间的接近度；和 基于对象的接近度修改车辆-拖车组合体的行车路径，以避免与对象发生碰撞。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，修改行车路径的步骤进一步包含，对车辆-拖车组合体实施路径校正动作的步骤。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，评估的步骤进一步包含，评估以下至少一个:代表车辆的发动机扭矩要求的信号； 代表车辆的纵向加速度的信号； 代表拖车的行车路径曲率的信息；和 代表车辆和拖车之间的牵引角的信号。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，评估的步骤进一步包含，评估从安装在拖车上的接近度信息捕获装置和安装在车辆上的接近度信息捕获装置中的至少一个接收到的信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包含评估从安装在拖车上的接近度信息捕获装置和安装在车辆上的接近度信息捕获装置接收到的信息。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，评估的步骤进一步包含，评估以下至少一个: 代表车辆的发动机扭矩要求的信号； 代表车辆的纵向加速度的信号； 代表拖车的行车路径曲率的信息；和 代表车辆和拖车之间的牵引角的信号。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，评估的步骤进一步包含，评估来自于超声波传感器和摄像机中的至少一个的信息。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，实施路径校正动作的步骤进一步包含，发出以下指令中的至少一个: 修改车辆-拖车组合体的速度控制条件的指令； 修改车辆-拖车组合体的转向控制条件的指令；和 修改车辆-拖车组 合体的拖车曲率控制条件的指令。
【文档编号】B60W30/00GK103963781SQ201410044781
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年2月7日 优先权日:2013年2月4日
【发明者】艾瑞克·迈克尔·拉沃伊, 道格拉斯·斯科特·罗德, 达雷尔·艾伦·雷克 申请人:福特全球技术公司