用于控制驾驶设备的转向的控制系统的制作方法

本申请要求于2015年12月31日提交的名称为《用于控制车辆转向的车辆控制系统》、申请号为62/274,110的美国临时申请的权益和优先权，该临时申请要求于2015年3月16日提交的名称为《关于电动车辆的改进》、申请号为62/133,991的美国临时申请的权益和优先权，以及于2015年4月22日提交的名称为《关于电动车辆的改进》、申请号为62/150,848的美国临时申请的权益和优先权，这两项临时申请的全文为了所有目的、用途或要求通过引用的方式并入本文中。

技术领域

本实用新型涉及车辆控制系统和使用所述车辆控制系统的电动车辆，该车辆控制系统被用于控制车辆的转向。

背景技术：

现有车辆的转向通常是通过控制实体方向盘来实现的，从而由扭矩传感器对转向量和扭矩量进行检测，然后使用扭矩传感器来控制转向辅助系统中的动力源，以便通过引擎驱动油泵或通过马达产生辅助力来辅助转向。无论采用哪种类型的转向辅助系统，作为转向操作的开始，实体方向盘都是不可缺少的。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种用于控制没有实体方向盘的驾驶设备的转向的车辆控制系统。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于控制驾驶设备的转向的控制系统。该控制系统可以包括图像投影装置、摄影装置、处理器、执行装置和/或任何其他组件。该图像投影装置可以被配置成将方向盘图像投影在驾驶设备内。该摄影装置可以被配置成拍摄该方向盘图像上的一只或两只手的动作的图像。该处理器与所述摄影装置连接，所述处理器包括：手位置确定组件，所述手位置确定组件被配置成根据该一只或两只手的图像来确定该一只或两只手的位置；手移动组件，所述手移动组件被配置成基于所述一只或两只手的位置来确定该一只或两只手的移动；转向角度和方向组件，所述转向角度和方向组件被配置成根据该一只或两只手的移动来确定转向角度和转向方向，并所述转向角度和方向组件进一步被配置成根据该转向角度和转向方向输出控制信号和/或任何其他操作。该执行装置与所述处理器连接，用于接收该控制信号并且根据该控制信号实现对该驾驶设备的控制。

根据本实用新型的第二方面，该控制系统进一步包括存储装置，所述存储装置存储手的位置，处理器连接所述存储装置，并且所述处理器进一步包括过去信息组件，所述过去信息组件被配置成从所述存储装置获取在任何先前时刻的手的过去位置信息；其中，所述手移动组件进一步被配置成根据由所述手位置确定组件确定的当前位置信息以及由所述过去信息组件获取的过去位置信息来确定手的位置差，以便形成移动位置差向量。另外，该控制系统中的摄影装置被配置成拍摄所述方向盘图像上的左手和右手的动作的图像；并且其中，所述手移动组件被配置成分别确定左手移动位置差向量和右手移动位置差向量，并检查所述左手移动位置差向量的向量模是否与右手移动位置差向量的向量模一致；并且所述转向角度和方向组件被配置成在所述左手移动位置差向量的向量模与右手移动位置差向量的向量模一致的情况下，根据所述左手或右手移动位置差向量来确定转向角度和转向方向。

根据本实用新型的第三方面，提供了一种电动车辆，该电动车辆包括根据本实用新型的控制系统。

相比于现有技术，使用根据本实用新型的转向控制系统的车辆无需使用实体方向盘，因此可以降低车辆的重量和成本。此外，根据本实用新型的转向控制系统为驾驶员提供了全新的驾驶体验。

附图说明

以下参考附图进一步地详细描述本实用新型，在附图中：

图1总体上展示了根据本公开的驾驶设备100的示例。

图2示出了根据本公开的一个示例的控制系统的结构示意图。

图3展示了用于实施根据本公开的控制机构的处理器的示例性配置。

图4示出了本实用新型的用于计算移动位置差向量的方法的示意图。

图5示出了根据本实用新型的车辆控制方法的流程图；并且

图6示出了计算机系统的示例的示意图。

具体实施方式

以下参考附图来描述根据本实用新型的车辆控制系统的多个实施例。

图1总体上展示了根据本公开的驾驶设备100的示例。驾驶设备100可以包括在距离上移动的任何设备。驾驶设备100的示例可以包括车辆，如轿车、公共汽车、火车、卡车、电车或任何其他类型的车辆；可以包括船舶，如小船、舰艇、驳船、渡船或任何其他类型的船只；可以包括飞行器，如飞机、飞船或任何其他类型的飞行器；或者可以包括任何其他运输设备。在一个示例中，驾驶设备100是电动汽车。如所示出的，驾驶设备100可以包括具有一定容积的舱室101。

如图1所示，在舱室101中，可以包括具有屏幕103的仪表板102。尽管在该示例中，仪表板屏幕103占据仪表板102的整个表面，但这并非是限制性示例。可以想到，在一些情况下，仪表板屏幕103可以占据仪表板102的一部分而不是整个仪表板102。在任何情况下，仪表板屏幕103都适合于显示一个或多个信息面板，诸如图1中示出的信息面板104。在多种实施方式中，仪表板屏幕103可以包括任何显示技术，例如液晶显示器(LCD)、晶体LCD，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)、等离子体、投影面板、阴极射线管(CRT)和/或任何其他显示技术。

在一些示例中，这些信息面板104所呈现的信息可以包括与运输设备100相关的计量信息，例如当前速度/海拔高度/方向/风、当前经度/纬度、行驶距离、RPM、燃料水平、电池水平和/或与运输设备100相关的任何其他仪表信息。在一些示例中，这些信息面板104所呈现的信息可以包括指示信息，例如安全带、安全气囊、门、行李箱、维护、安全、窗锁、门锁指示信息或任何其他指示信息。在一些示例中，这些信息面板104所呈现的信息可以包括与驾驶设备100的导航相关的导航或GPS信息，例如所行驶的当前街道、运输设备100正在行驶的区域的地图、目的地信息、方向指令、交通状况、预计到达时间、预计由交通造成的延迟和/或任何其他导航信息。在一些示例中，这些信息面板104所呈现的信息可以包括舱室信息，例如当前温度、湿度、风速、舱室101中的一个或多个区的乘客数量和/或任何其他舱室信息。在一些示例中，这些信息面板104所呈现的信息可以包括关于运输设备100的配置信息，例如座椅配置、镜配置、电池配置、驾驶模式配置和/或任何其他配置。在一些示例中，这些信息面板104所呈现的信息可以包括娱乐信息。例如，这样的信息面板可以包括能够呈现视频或静态图像的视频屏幕、能够呈现网页信息的浏览器屏幕、能够呈现供用户交互的一个或多个游戏的游戏屏幕、能够允许用户享用乐曲的音乐信息屏幕、能够允许用户通过网络从事远程交易的电子商务信息屏幕、能够呈现可供用户享用的无线电台的列表的无线电信息屏幕和/或任何其他类型的娱乐信息屏幕。在一些示例中，这些信息面板104所呈现的信息可以包括通知信息，例如呼入电话、接收的文本消息、呼入的视频聊天请求和/或任何其他通知信息。可以想到信息面板104的其他示例。

仍如图1所示，驾驶设备100可以在舱室101中包括一个或多个虚拟方向盘106。如将进一步详细描述的，可以从安装在驾驶设备100中的图像投影装置投影出虚拟方向盘106。尽管图1中仅示出了一个虚拟方向盘106，但其并非旨在进行限制。在一些示例中，驾驶设备100可以包括多个虚拟方向盘106。

还如图1中所示，可以安排一名或多名用户108在舱室101中占据他们对应的位置。这些用户108可以包括控制虚拟方向盘106的一名或多名驾驶员、一名或多名乘客和/或任何其他类型的用户108。在该示例中，用户108a是对驾驶设备100的驾驶加以控制的驾驶员，而其他用户108(例如，用户108b-d)是乘客。仍如图所示，在运输设备100的舱室101内可以存在多排用户108。

仍如图1所示，驾驶设备100可以包括被配置成控制驾驶设备100中的一个或多个电气系统或子系统的一个或多个处理器110。处理器110的类型可以包括被配置为执行机器可读指令的通用处理器，这些机器可读指令被配置成实施一个控制机构以控制驾驶设备100的控制结构。还如图所示，驾驶设备100可以包括被配置成投影出如所示出的虚拟方向盘106的图像的一个或多个投影装置114。还如图所示，驾驶设备100可以包括被配置成拍摄该驾驶设备的操作者在虚拟方向盘106上的一只或两只手的图像的一个或多个摄影装置116。

由于已经基本上描述了驾驶设备100，现在将注意力转向图2，在该图中展示了根据本公开的控制系统200的示意图。控制系统200可以被安装在驾驶设备100中。将参考图1描绘该控制系统。控制系统200可以包括投影装置114、摄影装置116、处理器110、用作执行装置的转向马达204、转向结构202、存储装置206和/或其他组件。如上所述，投影装置114可以被配置成将方向盘图像106投影在驾驶设备100的舱室内。在一个实施例中，投影装置114将方向盘图像106投影在驾驶员座椅的前方。

摄影装置116可以被配置成拍摄驾驶设备100的操作者在方向盘图像106上的一只或两只手的动作的图像。在一些实施方式中，摄影装置102可以被配置成周期性地拍摄这样的图像，例如每1/12秒一次、每1/24秒一次、每1/36秒一次等等。摄影装置102拍摄的这些图像可以被存储到存储装置206中，并且可以由处理器110进行处理。

处理器110可以被配置成执行不同的操作以实施一个控制机构以便控制驾驶设备100的操纵。图3展示了用于实施根据本公开的控制机构的处理器110的示例性配置。如图所示，处理器110可以包括手位置确定组件302、过去信息组件304、手移动组件306、转向角度和方向组件308、控制组件310和/或任何其他组件。手位置确定组件302可以被配置成根据由摄影装置116拍摄的手的图像来确定一只或两只手在虚拟方向盘图像106上的位置。如图所示，手位置确定组件302可以从摄影装置116中周期性地接收这样的图像，例如每1/12秒一次、每1/24秒一次、每1/36秒一次等等。手位置确定组件302可以被配置成具有图像识别算法以识别手在虚拟方向盘图像106上的位置。现在参考图4，在时刻T(右图)，虚拟方向盘图像106上的403和405指示了在当前时刻可以由手位置确定组件302通过图像识别算法来确定的手的位置。返回到图3，一旦已经确定了虚拟方向盘图像106上的手的位置，手位置确定组件302就可以被配置成产生位置信息并且将其存储在存储装置206中。在手位置确定组件302保持在特定时刻周期性地发送位置信息时，存储装置206可以被配置将手位置信息存储一段时间。

过去信息组件304可以被配置成获得关于手在虚拟方向盘图像106上的过去位置信息。例如，过去信息组件304可以被配置成取出存储在存储装置206中的在任何先前时刻的手位置信息。现在参考图4，在时刻T0(左图)，虚拟方向盘图像106上的位置402和404表示存储在存储装置206中的先前手位置。

回到图3，手移动组件306可以被配置成基于由手位置确定组件302确定的当前位置信息以及由过去信息组件304检索到的过去位置信息来计算手移动。例如，手移动组件306可以基于在T1(当前时刻)时虚拟方向盘图像106上的手位置以及在T0(T1之前最接近T1的时刻)时虚拟方向盘图像106上的手位置来计算手移动。再次参考图4，向量406和407可以由手移动组件306计算出，以表示在当前周期中手的位置403、405与在前一周期中手的位置402、404之间的差。

回到图3，转向角度和方向组件308可以被配置成根据由手移动组件306所确定的移动位置差向量来确定转向角度和转向方向。转向角度和方向组件308可以被配置成根据该转向角度和转向方向输出对应的电流和电压作为控制信号，以便控制转向马达204。回到图2，转向马达204然后输出功率，以使转向结构202能够驱动车轮转动方向。转向结构202可以采用转向齿条和转向齿轮。

图5示出了使用投影在车辆内的虚拟方向盘图像来控制车辆的方法500的示例。方法500被示出为逻辑流程图，该逻辑流程图的运行表示可以在硬件、计算机指令或者它们的组合中实施的操作序列。在计算机指令的情况下，这些操作表示为存储在一个或多个计算机可读存储介质上的计算机可执行指令，该一个或多个计算机可读存储介质当由一个或多个处理器执行时实施所列举的操作。一般而言，计算机可执行指令包括执行特定功能或实施特定数据类型的例程(子程序)、程序、对象、组件、数据结构等。所描述的这些操作的顺序并不旨在被解释为限制，并且任何编号的所描述的操作能够以任何顺序进行组合和/或并行来实施该方法。

在步骤501处，可以使用投影装置来在车辆的驾驶员前方投影方向盘图像。具体投影方法可以使用本领域技术人员已知的现有技术中的方法，并且该投影装置的具体结构可以是能够实现空中投影(或空气投影)的现有装置的结构。

在502处，该摄影装置拍摄该方向盘图像上的驾驶员双手的操作动作的图像。该摄影装置负责的针对驾驶员的双手的拍摄范围被限制在该方向盘图像的边界内，即，驾驶员的双手在方向盘图像的边界内的动作被认为是有效的转向操作动作，而该方向盘图像的边界外的动作被认为是无效的。这样的配置可以有效地防止误动作，从而提高驾驶安全性。

在步骤503处，可以确定双手的位置。在一些实施例中，503可以由与本文所描述和示出的手位置确定组件302相同或基本相似的手位置确定组件来执行。如上所述，该手位置确定组件可以根据这些手的图像来确定手的位置。确切地讲，该方向盘图像上手的位置是根据由摄影装置拍摄的图像上的手的图像来确定的。应当指出的是，在本实施例中，对驾驶员的具体手势没有设置任何限制，即不管驾驶员做出什么手势，都将根据手的图像来确定手的位置，从而驾驶员可以自由地使用其习惯性操作手势执行转向操作。由于在给定的间隔执行一个转向控制步骤循环(即一轮转向操作)，在每个转向控制步骤循环中手的图像均被转换成手的位置，然后将手的位置存储在该存储装置中。

在504处，可以基于在502处确定的位置信息来计算移动位置差。在一些实施例中，504可以由与本文所描述和示出的手移动组件306相同或基本相似的手移动组件来执行。如上所述，手移动组件可以根据手的位置来计算移动位置差向量。图4示出了根据本实用新型的用于计算移动位置差向量的方法的示意图。

为了防止误判，检查步骤被引入到本实施例，即，检查左手操作是否与右手操作一致，并且只有当一致性检查成功时执行以下步骤。确切地讲，如图4所示，在该摄影装置同时拍摄该方向盘图像上的左右手的操作动作的图像之后，手移动组件可以确定在当前循环中左手的位置405和当前循环中右手的位置403，并且随后手移动组件306可以根据在该循环中左手的位置405和存储在存储装置206中的前一循环中左手的位置404来计算左手移动位置差向量407，并且根据在当前循环中右手的位置403和存储在存储装置206中的前一循环中右手的位置402来计算右手移动位置差向量406。

在505处，确定左手移动位置差向量407的模是否与右手移动位置差向量406的模一致，其中，向量的模的计算方法是与常见数学运算中向量模的计算方法一样，并且当判断两者是否彼此一致时数值不必是完全相同的，只要它们在一定的误差范围内就是可接受的。当一致性检查成功时，表明左手操作与右手操作大致一致。当一致性检查不成功时，表明左手操作与右手操作不同，并且因此该方法返回到步骤505。由于这样的配置，当驾驶员单手执行转向操作之外的其他操作时其操作将不会被控制系统误判为转向操作，从而使判断更准确。

在506处，根据这些移动位置差向量来确定转向角度和转向方向。在某些实施方式中，506可以由与本文所描述和示出的转向角度和方向组件308相同或基本相似的转向角度和方向组件来执行。具体而言，当检查到左手移动位置差向量407的模与右手移动位置差向量407的模一致时，根据右手移动位置差向量406或左手移动位置差向量407来确定转向角度和转向方向。在一些实施例中，配置为根据右手移动位置差向量406来确定转向角度和转向方向。与各个移动位置差向量相对应的转向角度和转向方向被预先存储在存储装置206中，在此基础上该转向角度和方向组件找出与右手移动位置差向量406相对应的转向角度和转向方向。

在步骤507处，可以根据在步骤506处确定的转向角度和转向方向来向用作执行装置的转向马达204输出电流和电压，以便控制转向马达104的输出功率。在某些实施方式中，507可以由与本文所描述和示出的控制组件310相同或基本相似的控制组件来执行。

在步骤508处，转向马达104可以控制转向结构202的转向。在该实施例中，转向结构202可以包括转向齿条和转向齿轮。转向马达、转向齿条以及转向齿轮与现有转向辅助系统的那些相类似，并且在本文中将不会详细地进行描述。

在步骤508完成之后，在针对该控制系统已经过去一个时间段之后该方法再次返回到步骤505，并且如上所述重复这些步骤。

参考图6，示意图示出了计算机系统600的示例。该系统仅是示例性的，并且本领域技术人员将认识到各种变化和修改是可能的。系统600可以用于以上所描述的操作。例如，可以使用图6中示出的计算机系统来实施本文所描述的用于控制车辆转向的任何或所有的技术和例程。

系统600包括处理器610、存储器620、存储装置630以及输入/输出接口640。通过使用系统总线650，组件610、620、630和640互联。处理器610能够处理用于在系统600内执行的指令。在一种实施方式中，处理器610是单线程处理器。在另一种实施方式中，处理器610是多线程处理器。处理器610能够处理存储在存储器620中的或存储装置630上的指令，以通过输入/输出接口640提供图形信息，以便显示在一个或多个输入/输出装置660的用户界面上。

存储器620将信息存储在系统600内并且可以与不同的特性和实施方式相关联。例如，存储器620可以包括不同类型的计算机可读介质，诸如易失性存储器、非易失性存储器和其他类型的存储器技术中的一种或其组合。

存储装置630能够为系统600提供大容量存储。在一种实施方式中，存储装置630是计算机可读介质。在各种不同的实施方式中，存储装置630可以是软盘装置、硬盘装置、光盘装置或磁带装置。

输入/输出装置660为系统600提供输入/输出操作。在一种实施方式中，输入/输出装置660包括键盘和/或指向装置。在另一实施方式中，输入/输出装置660包括用于显示图形用户界面的显示单元。

可以在数字电子电路或计算机硬件、固件、软件或它们的组合中实施所描述的特征。可以在信息载体(例如，机器可读存储装置)中有形体现的计算机程序产品中实施该设备，以便由可编程处理器执行；并且方法步骤可以由执行指令程序的可编程处理器来执行，以通过运行输入数据和生成输出来执行所描述的实施方式的功能。所描述的特征可以有利地在可编程系统上可执行的一个或多个计算机程序中实施，该可编程系统包括至少一个可编程处理器，该至少一个可编程处理器被联接以从数据存储系统、至少一个输入装置以及至少一个输出装置接收数据和指令并且向其传送数据和指令。计算机程序是可以直接或间接地使用在计算机中以执行特定活动或产生特定结果的一组指令。计算机程序可以用任何形式的编程语言(包括编译语言或解释语言)来编写，并且其可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为适用于计算环境中的模块、组件、子例程或其他单元来部署。

举例来说，用于执行指令程序的合适的处理器包括通用和专用微处理器、以及任何类型的计算机的唯一的处理器或多个处理器中的一个。一般而言，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器。一般而言，计算机还将包括用于存储数据文件的一个或多个大容量存储装置，或者被操作地联接至一个或多个大容量存储装置以便与其进行通信；这样的装置包括诸如内部硬盘和可移动磁盘之类的磁盘；磁光盘以及光盘。适合于有形地实现计算机程序指令和数据的存储装置包括所有形式的非易失性存储器，通过举例的方式包括：半导体存储器装置，如EPROM、EEPROM以及闪存装置；磁盘，如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以通过ASIC(专用集成电路)来补充或者集成在其中。

这些特征可以在计算机系统中实施，该计算机系统包括诸如数据服务器的后端组件，或包括诸如应用服务器或因特网服务器之类的中间件组件，或包括诸如具有图形用户接口或因特网浏览器的客户端计算机的前端组件，或它们的任何组合。系统的组件可以通过诸如通信网络的数字数据通信的任何形式或介质来进行连接。通信网络的示例包括例如LAN、WAN以及构成因特网的计算机和网络。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般彼此相距比较远，并且通常通过网络(如所描述的一种)进行交互。客户端和服务器的关系由于计算机程序在各个的计算机上运行并在彼此之间具有客户端-服务器关系而产生。尽管以上已经详细地描述了一些实施方式，但其他的修改是可能的。

此外，在附图中描述的逻辑流程不要求所示的特定顺序或相继次序才能达到期望的结果。此外，可以提供其他步骤，或者可以从所描述的流程中去除一些步骤，并且可以将其他组件添加到所描述的系统中或从其中移除。因此，其他实施方式落在以下权利要求书的范围内。

当组件被描述为配置来执行某些操作时，这样的配置可以例如通过将电子电路或其他硬件设计成执行所述操作、通过将可编程电子电路(例如，微处理器或其他合适的电子电路)编程为执行所述操作或它们的任意组合来实现。

本实用新型描述了多个实施例。然而，可以理解，可以作出各种修改而不脱离本实用新型的范围。

相应地，本说明书和附图中应被视为说明性的而非限制性的。然而，将显而易见的是，在不脱离较宽的精神和范围的情况下可以对其进行增减、删除以及其他的修改和变化。以上描述了用于提供本公开的特征的说明性方法和系统。一些或所有这些系统和方法可以(但不必须)至少部分地通过如上图1至图6中所示出的那些构架来实施。

尽管实施例采用特定于结构特征和/或方法论动作的语言来进行描述，但应理解本公开并不必须限于所述的特定特征或动作。而是，特定特征和动作是作为实现实施例的说明性形式来披露的。条件语言，例如除了别的，“能够”、“可能”、“也许”或“可以”，除非另外特别说明，或另外在所使用的上下文中进行理解，一般旨在传达某些实施例可能包括而其他实施例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，此类条件性语言通常无意暗示一个或多个实施例以任何方式需要特征、元件和/或步骤，也不暗示一个或多个实施例有必要包括在有或没有用户输入或提示的情况下判定这些特征、元件和/或步骤是否包含在任何具体实施例内或者要由任何具体实施例来执行的逻辑。