用于车辆和挂车的远程控制系统的制作方法

1.本公开涉及用于远程控制车辆和挂车的移动的移动装置。


背景技术：

2.操作拖有挂车的车辆对于许多驾驶员来说可能是非常具有挑战性的。对于不能熟练地对附接有挂车的车辆进行倒车的驾驶员来说，尤其如此。此类驾驶员可包括不常在有挂车的情况下驾驶的那些驾驶员(例如，租用挂车的驾驶员)。例如，当手动地使挂车倒车时，方向盘输入的方向对于所得挂车方向可能是违反直觉的。
3.具有远程装置的系统可以用于辅助操作附接有挂车的车辆。期望在用户主动使用远程装置时完成车辆与系统的操作。关于这些和其他考虑因素，提出了本文的公开内容。


技术实现要素：

4.本文公开的系统和方法被配置为提供一种用于远程控制车辆和挂车的移动的移动装置。移动装置提供用户接合输入以用于控制输入的显示和使用。控制输入可以用于生成用于控制车辆和挂车的移动的信号。
5.参考图1，移动装置100包括显示器102。例如，显示器102是触摸屏显示器，并且移动装置100被配置为显示可以通过与显示器102接触或在显示器102上做手势来选择或操纵的输入。
6.参考图1，移动装置100显示表示车辆和挂车的车辆图形110。移动装置100还显示从车辆图形110延伸的路径图形120、122。
7.路径图形120、122表示车辆和挂车沿着路径130在前进方向140(例如，与车辆图形110的前端对准的前进路径图形120)和后退方向142(例如，与车辆图形110的后端对准的后退路径图形122)中的一者上的受控移动。
8.移动装置100可以基于包括前进设置150和后退设置152的方向输入148的设置来显示前进路径图形120和后退路径图形122中的一者。例如，当方向输入148被设置为前进设置150时，移动装置100显示前进路径图形120，并且当方向输入148被设置为后退设置152时，移动装置100显示后退路径图形122。
9.移动装置100包括提供车辆运动设置的多个车辆运动输入。可以基于车辆运动设置来控制车辆。
10.移动装置100包括曲率输入158，所述曲率输入包括最左侧设置160、最右侧设置162和直线设置164。例如，曲率输入158可以被设置为改变路径130的曲率，从而使车辆和挂车沿向左方向166、沿直线或沿向右方向167移动。
11.曲率输入158可以包括直线设置164与最左侧设置160和最右侧设置162中的每一者之间的各种曲率度数。曲率度数限定路径130的曲率。
12.曲率输入158可以替代地是车辆图形110的挂车169。例如，拖车169可以被拖动到左侧166或右侧167以提供曲率设置。
13.路径图形120、122中的每一者显示一系列可能的路径130。例如，在包括最左侧路径170和最右侧路径172的边缘之间显示阴影区域168。最左侧路径170对应于曲率输入158的最左侧设置160，并且最右侧路径172对应于曲率输入158的最右侧设置162。当曲率输入158处于直线设置164时，路径130以其他方式在阴影区域168中，这取决于曲率输入158的设置，其中直线路径130在区域168的中心。
14.移动装置100还可以包括速度输入178。例如，速度输入178包括缓慢设置180和快速设置182。在一些示例中，可以基于控制输入190上的压力的测量值(例如，显示器上的接触面积的相对大小)来确定速度设置。例如，较小的压力或面积可以与缓慢设置相关联，而较大的压力或面积可以与较快速设置相关联。
15.输入148、158、178在图1中示出为滑动输入，但是可以替代地是另一种类型的输入，诸如拨号输入。替代地，可以通过移动装置的取向来提供曲率输入、速度输入、方向输入中的一者或多者。例如，移动装置可以围绕轴旋转以改变曲率输入和速度输入中的一者的设置。如下面进一步详细描述的，移动装置包括传感器，并且可以根据来自传感器的测量值来确定移动装置的取向。
16.移动装置100还包括用户接合输入188。用户接合输入188是单独的输入并且被接触以显示或隐藏控制输入190。在操作中，参考图2，当用户(例如，用户的拇指)与用户接合输入188接触时，移动装置100提供或显示控制输入190。参考图1，当用户不与接合输入188接触时，移动装置100移除或隐藏控制输入190。
17.替代地或另外地，用户接合输入可以是移动装置100的被按下以显示控制输入190的物理按钮189(例如，音量)。
18.在接触用户接合输入188之后，用户可以接触控制输入190以根据输入148、158、178的设置来控制车辆(例如，生成传输到车辆控制系统的控制信号)。当用户脱离控制输入190或接合输入188时，移动装置100禁用对车辆的控制(例如，停止或防止生成控制信号)。
19.用户接合输入188用作在允许控制车辆之前验证用户与移动装置100接合的机制。控制输入190可以用于在用户与移动装置100接合时选择性地控制车辆。
20.在本文中更详细地提供了本公开的这些和其他优点。
附图说明
21.参考附图阐述具体实施方式。使用相同的附图标记可以指示类似或相同的项。各种实施例可以利用除了附图中示出的那些之外的元件和/或部件，并且一些元件和/或部件可能不存在于各种实施例中。附图中的元件和/或部件不一定按比例绘制。在整个本公开中，根据上下文，单数和复数术语可以可互换地使用。
22.图1描绘了根据本公开的用于控制车辆的车辆控制系统的移动装置。
23.图2描绘了根据本公开的图1的移动装置。
24.图3是根据本公开的包括图1的移动装置的车辆控制系统、车辆和挂车的示意图。
25.图4是根据本公开的示例性方法的流程图。
具体实施方式
26.下文将参考附图更全面地描述本公开，附图中示出了本公开的示例性实施例，并
且所述实施例不意图为限制性的。
27.图3示出了车辆200。车辆200包括位于车辆200的后端处的挂接件202(也称为拖挂挂接件、牵引杆、挂车挂接件、挂接点等)。例如，挂接件202联接到车辆200的底盘并且从底盘延伸。
28.车辆200可以采取另一种乘用或商用汽车的形式，例如，诸如卡车、汽车、运动型多用途车、跨界车辆、厢式货车、小型货车、出租车、公交车等，并且可被配置为包括各种类型的汽车驱动系统。示例性驱动系统可以包括具有汽油、柴油或天然气动力燃烧发动机的各种类型的内燃发动机(ice)动力传动系统，其具有常规的驱动部件，诸如变速器、驱动轴、差速器等。
29.在另一种配置中，车辆200可以被配置为电动车辆(ev)。更具体地，车辆200可以包括电池ev(bev)驱动系统。车辆200可以被配置为具有独立车载动力装置的混合动力ev(hev)或包括hev动力传动系统的插电式hev(phev)，所述hev动力传动系统可连接到外部动力源(包括具有燃烧发动机动力装置和一个或多个ev驱动系统的并联或串联混合动力传动系统)。hev可以包括用于蓄电的电池和/或超级电容器组、飞轮蓄电系统或者其他发电和蓄电基础设施。
30.车辆200还可以被配置为使用燃料电池(例如，氢燃料电池车辆(hfcv)动力传动系统等)和/或这些驱动系统和部件的任何组合将液体或固体燃料转换为可用动力的燃料电池车辆(fcv)。
31.此外，车辆200可以是手动驱动的车辆，和/或被配置为以完全自主(例如，无人驾驶)模式(例如，5级自主)或以一个或多个部分自主模式操作。部分自主模式的示例在本领域中被广泛地理解为1级至5级自主。
32.具有1级自主的自主车辆(av)通常可以包括单个自动化驾驶员辅助特征，诸如转向或加速辅助。自适应巡航控制是1级自主系统的一个此类示例，其包括加速和转向两个方面。
33.车辆中的2级自主可以提供转向和加速功能的部分自动化，其中自动化系统由执行非自动化操作(诸如制动和其他控制)的人类驾驶员监督。
34.车辆中的3级自主通常可提供对驾驶特征的条件自动化和控制。例如，3级车辆自主典型地包括“环境检测”能力，其中车辆可独立于当前的驾驶员而做出明智的决策，诸如加速驶过缓慢移动的车辆，而如果系统无法执行任务，当前的驾驶员仍准备好重新取得对车辆的控制。
35.4级自主包括具有高级自主的车辆，其可独立于人类驾驶员操作，但仍包括用于超驰操作的人类控制。4级自动化还可以使自驾驶模式能够响应于预定义的条件触发(诸如道路危险或系统故障)而进行干预。
36.5级自主与自主车辆系统相关联，其无需人类输入以进行操作，并且通常不包括人类操作的驾驶控制。
37.挂车210经由挂接件(例如，挂接点202)联接到车辆200，使得车辆200能够将挂车210从一个位置拉动或推动到另一个位置。挂车用于各种目的，包括拖运对象(例如，其他车辆或船)、移动和露营。
38.挂接件202被配置为接收挂车210的挂车连接器(如图所示，位于前端处)，以将挂
车210联接到车辆200。挂接件202允许挂车210旋转。当车辆200向前移动时，挂车210遵循车辆200的路径。当车辆200反向移动时挂车210的路径取决于由车辆200在挂接件202处施加的力的方向(例如，由于转向角)以及下面关于运动学模型212进一步详细描述的其他因素。
39.运动学模型可以用于说明挂车210的行驶路径130的曲率与车辆200的转向角之间的关系。出于描述的目的，描述了低阶运动学模型，其中关于一些参数做出某些假设。此类假设可以包括但不限于车辆200以相对低的速度使挂车210倒退，车辆200的车轮和挂车210的车轮具有可忽略不计的滑移，车辆200和挂车210具有可忽略不计的横向顺应性，车辆200和挂车210的轮胎具有可忽略不计的变形，车辆200的致动器动态可忽略不计，并且车辆200和挂车210表现出可忽略的侧倾或俯仰运动。
40.如图3中所示，车辆200和挂车210的运动学模型基于与车辆200和挂车210相关联的各种参数。
41.这些运动学模型参数包括：车辆200的前轮220的转向角(δδ)；车辆200的横摆角(αα)；挂车210的横摆角(ββ)；挂接角(γγ)(γ＝β-α)；车辆200的轴距(w)；挂接点202与车辆200的后车桥222之间的长度(l)；挂接点202与挂车210的车桥230之间的长度(d)；以及挂车210的车桥230的中点232处的曲率半径(r)。
42.运动学模型212提供曲率半径(r)、转向角(δ)以及牵引线和阻力线夹角(γ)之间的关系。曲率半径(r)与挂车210的挂车路径的曲率有关。具体地，如下面的等式所示，此关系可以表示为提供挂车路径曲率(κ)，使得如果给出(例如，测量的)牵引线和阻力线夹角(γ)，则挂车路径曲率(κ)可以基于例如利用转向系统270控制转向角(δ)来控制。
[0043][0044]
这里，β点(β的导数)是挂车横摆率，并且η点(η的导数)是挂车速度。此关系还可以用于提供例如转向系统270要实现的转向角(δ)。这里，转向角(δ)是输入到挂车倒退辅助系统272的挂车路径曲率(κ)和测量的牵引线和阻力线夹角(γ)的函数。
[0045][0046]
对于特定的车辆200和挂车210组合，某些运动学模型参数(例如，d、w和l)是恒定的并且假设是已知的。v是车辆纵向速度，并且g是由重力引起的加速度。k是速度相关参数，当k被设置为零时，使转向角的计算与车辆速度无关。例如，车辆特定的运动学模型参数可以在车辆200的电子控制系统中预定义，并且挂车特定的运动学模型参数可以由车辆200的用户输入。
[0047]
车辆200包括汽车计算机240。汽车计算机240可以为或可以包括电子车辆控制器。汽车计算机240可以如示意性所示安装在车辆200的发动机舱中，或安装在车辆200中的其他地方。
[0048]
汽车计算机240可以包括一个或多个处理器242和计算机可读存储器244。一个或多个处理器242可以被设置为与被设置为与相应的计算系统进行通信的一个或多个存储器装置(例如，存储器244和/或一个或多个外部数据库)进行通信。处理器242可以利用存储器244来以代码存储程序和/或存储用于执行根据本公开的方法(例如，运动学模型212和方法400)的各方面的数据。
[0049]
存储器244可以是存储程序代码的非暂时性计算机可读存储器。存储器244可以包括易失性存储器元件(例如，动态随机存取存储器(dram)、同步动态随机存取存储器(sdram)等)中的任一者或组合，并且可以包括任何一个或多个非易失性存储器元件(例如，可擦除可编程只读存储器(eprom)、快闪存储器、电子可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)等)。
[0050]
汽车计算机240可以被设置成经由网络254与移动装置100和一个或多个服务器252通信。移动装置100和服务器252中的每一者可以包括如上所述的处理器和存储器。
[0051]
网络254示出所连接的装置可以在其中进行通信的示例性通信基础设施。网络254可以是和/或可以包括使用任一种或多种已知通信协议(例如，诸如传输控制协议/互联网协议(tcp/ip)、基于电气和电子工程师协会(ieee)标准802.11的wi-fi、超宽带(uwb)以及蜂窝技术，诸如时分多址(tdma)、码分多址(cdma)、高速分组接入(hspda)、长期演进(lte)、全球移动通信系统(gsm)和第五代(5g)，仅举几个示例)操作的互联网、专用网络、公共网络或其他配置。
[0052]
车辆控制系统260可以包括汽车计算机240、移动装置100、服务器252等。车辆系统控制器260可以被配置或编程为控制或启用和禁用一个或多个车辆子系统。可以控制的子系统的示例包括转向系统270(例如，用于控制制动、点火、转向、加速、变速器控制和/或其他控制机构的一个或多个系统)和挂车倒退辅助系统272。车辆控制系统260可以至少部分地基于由传感器280生成的数据来控制子系统。
[0053]
传感器280可以包括用于测量运动学模型212的参数的传感器，所述参数包括车辆的横摆角(α)、挂车的横摆角(β)、车辆的转向角(δ)等。例如，横摆角传感器可以包括罗盘或磁力计。
[0054]
传感器280还可以包括自主驾驶传感器，所述自主驾驶传感器包括被配置或编程为生成在车辆200以自主(例如，无人驾驶)模式操作时帮助对车辆200进行导航的信号的任何数量的装置。自主驾驶传感器280的示例包括被配置用于使用无线电波来检测和定位对象的无线电探测和测距(radar或“雷达”)传感器；光探测和测距(lidar或“激光雷达”)传感器；具有轨迹、障碍物检测、对象分类、增强现实和/或其他能力的视觉传感器系统等。
[0055]
车辆控制系统260(例如，处理器242)可以计算运动学模型112的某些参数，包括弯折角、挂接角(γ)、与挂接角(γ)的距离、挂车的曲率半径或挂车路径曲率(κ)等。
[0056]
车辆控制系统260可以经由计算电阻或电阻变化(例如，4针或7针连接器可以连接到的电路上的电阻变化)、负载计算、计算机视觉等来确定挂车210何时连接到车辆200。
[0057]
挂车倒退辅助系统272被配置为接收输入以根据用户希望挂车210行进的位置来选择挂车路径曲率(例如，κ)，计算转向角(δ)(包括用传感器280测量运动学模型的必要参数)，并且生成转向命令以利用转向系统270(例如，电动助力转向(epas)系统)实现转向角(δ)。为了接收输入以选择挂车路径曲率(κ)，挂车倒退辅助系统272可以从移动装置100的
曲率输入158接收输入。
[0058]
更一般地，车辆200和挂车210的移动可以由用户290使用移动装置100远程控制。移动装置100通常包括存储器300和处理器302。存储器300存储应用程序304，所述应用程序包括程序指令，所述程序指令在由移动装置处理器302执行时执行所公开的实施例的各方面。应用程序304可以是本文描述的车辆控制系统的一部分，或者可以提供和/或从车辆控制系统接收信息。
[0059]
参考图1至图2，移动装置100包括显示器102。例如，显示器102是触摸屏显示器，并且移动装置100被配置为显示可以通过与显示器102接触或在显示器102上做手势来选择或操纵的输入。
[0060]
移动装置100显示表示车辆和挂车的车辆图形110。移动装置100还显示从车辆图形110延伸的路径图形120、122。
[0061]
路径图形120、122表示车辆200和挂车210沿着路径130在前进方向140(例如，与车辆图形110的前端对准的前进路径图形120)和后退方向142(例如，与车辆图形110的后端对准的后退路径图形122)中的一个上的受控移动。
[0062]
移动装置100可以基于包括前进设置150和后退设置152的方向输入148的设置来显示前进路径图形120和后退路径图形122中的一个。例如，当方向输入148被设置为前进设置150时，移动装置100显示前进路径图形120，并且当方向输入148被设置为后退设置152时，移动装置100显示后退路径图形122。
[0063]
移动装置100还包括曲率输入158，所述曲率输入包括最左侧设置160、最右侧设置162和直线设置164。曲率输入158可以包括直线设置164与最左侧设置160和最右侧设置162中的每一者之间的各种曲率度数。曲率度数限定路径130的曲率。
[0064]
曲率输入158可以替代地是车辆图形110的挂车169。例如，拖车169可以被拖动到左侧166或右侧167以提供曲率设置。
[0065]
路径图形120、122中的每一者显示一系列可能的路径130。例如，在包括最左侧路径170和最右侧路径172的边缘之间显示阴影区域168。最左侧路径170对应于曲率输入158的最左侧设置160，并且最右侧路径172对应于曲率输入158的最右侧设置162。当曲率输入158处于直线设置164时，路径130以其他方式在阴影区域168中，这取决于曲率输入158的设置，其中直线路径130在区域168的中心。
[0066]
移动装置100还可以包括速度输入178。例如，速度输入178包括缓慢设置180和快速设置182。移动装置100还可以包括速度输入178。在一些示例中，可以基于控制输入190上的压力的测量值(例如，显示器上的接触面积的相对大小)来确定速度设置。例如，较小的压力或面积可以与缓慢设置相关联，而较大的压力或面积可以与较快速设置相关联。
[0067]
替代地或另外地经由移动装置100的取向来提供车辆运动输入。具体地，可以通过向前或向后旋转移动装置100(例如，围绕x轴旋转)来提供速度输入178，并且可以通过转动移动装置100(例如，围绕z轴旋转)或将移动装置旋转到一侧或另一侧(例如，围绕y轴旋转)来提供曲率输入。
[0068]
可以相对于移动装置100定义x轴、y轴和z轴。这里，由于移动装置100的几何形状是矩形的，因此x轴与移动装置100的水平维度对准，并且y轴与移动装置100的竖直维度对准。x轴和y轴限定例如平行于移动装置100的显示器102的用户界面的表面的x-y平面。z轴
与x-y平面正交。
[0069]
参考图3，移动装置100还包括传感器，所述传感器包括加速度计310、陀螺仪312和磁力计314(例如，罗盘传感器)。
[0070]
加速度计310测量线性加速度和重力加速度(ag)。具体地，加速度计测量总加速度沿x轴、y轴和z轴的分量。陀螺仪312测量角速度。具体地，陀螺仪测量围绕x轴、y轴和z轴中的每一者的角速度。磁力计314测量地球的磁场并且提供航向。具体地，磁力计测量总磁场沿x轴、y轴和z轴的分量。传感器中的一者或多者可以确定移动装置100的取向。
[0071]
移动装置100还包括用户接合输入188。用户接合输入188可以是单独的输入并且被接触以显示或隐藏控制输入190。在操作中，参考图2，当用户(例如，用户的拇指)与用户接合输入188接触时，移动装置100提供或显示控制输入190。参考图1，当用户不与接合输入188接触时，移动装置100移除或隐藏控制输入190。
[0072]
替代地或另外地，用户接合输入188可以是移动装置100的被按下以显示控制输入190的物理按钮(例如，音量)。
[0073]
在接触用户接合输入188之后，用户可以接触控制输入190以根据输入148、158、178的设置来控制车辆(例如，生成控制信号)。当用户脱离控制输入190或接合输入188时，移动装置100禁用对车辆的控制(例如，停止或防止生成控制信号)。
[0074]
用户接合输入188用作在允许控制车辆之前验证用户与移动装置100接合的机制。控制输入190可以用于在用户与移动装置100接合时选择性地控制车辆。
[0075]
根据示例性方法400的第一步骤410，移动装置100接收对用户接合输入188的输入。
[0076]
根据第二步骤420，当移动装置100接收到对用户接合输入188的输入时，移动装置100显示控制输入190。
[0077]
根据第三步骤430，移动装置100接收到对控制输入190的输入。
[0078]
根据第四步骤440，响应于移动装置100接收到与用户接合输入188和控制输入190的接触，移动装置基于车辆运动设置生成控制信号并且将控制信号传输到车辆控制系统260。车辆控制系统260基于控制信号来控制车辆200。多个输入包括曲率输入158、方向输入148、速度输入178和用户接合输入188。
[0079]
在以上公开中，已参考了形成以上公开的一部分的附图，附图示出了其中可实践本公开的具体实施方式。应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实现方式，并且可以进行结构改变。本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但每个实施例可能不一定包括所述特定特征、结构或特性。此外，此类短语不一定是指同一实施例。此外，当结合实施例描述特征、结构或特性时，无论是否明确描述，本领域的技术人员都将认识到结合其他实施例的此类特征、结构或特性。
[0080]
还应当理解，如本文所用的词语“示例”意图在本质上是非排他性的和非限制性的。更具体地，如本文所用的词语“示例性”指示若干示例中的一者，并且应理解，对所描述的特定示例并没有过分的强调或偏好。
[0081]
计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括参与提供可由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的任何非暂时性(例如，有形)介质。此类介质可采
取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。计算装置可包括计算机可执行指令，其中所述指令可由一个或多个计算装置(诸如以上列出的那些)执行并且存储在计算机可读介质上。
[0082]
关于本文所描述的过程、系统、方法、启发法等，应理解，尽管已经将此类过程等的步骤描述为根据某个有序顺序发生，但是此类过程可以以与本文所描述的次序不同的次序执行所描述的步骤来实践。还应理解，可同时执行某些步骤，可添加其他步骤，或者可省略本文描述的某些步骤。换句话说，本文中对过程的描述是出于说明各种实施例的目的而提供的，并且绝不应被解释为限制权利要求。
[0083]
因此，应当理解，以上描述意图是说明性的而非限制性的。在阅读以上描述时，除所提供的示例之外的许多实施例和应用将为明显的。所述范围不应参考以上描述来确定，而是应参考所附权利要求以及享有此类权利要求的权利的等效物的整个范围来确定。预计并且意图在于本文所讨论的技术未来将有所发展，并且所公开的系统和方法将并入此类未来实施例中。总而言之，应当理解，本技术能够进行修改和改变。
[0084]
除非在本文中做出明确的相反指示，否则权利要求中使用的所有术语意图被赋予其如本文中描述的技术人员所理解的普通含义。特别地，除非权利要求叙述相反的明确限制，否则使用例如“一个”、“该”、“所述”等单数冠词应被解读为叙述所指示的要素中的一者或多者。除非另有特别说明或在使用时在上下文内以其他方式理解，否则诸如尤其是“能够”、“可能”、“可以”或“可”的条件语言通常意图表达某些实施例可包括某些特征、元件和/或步骤，而其他实施例可不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，此类条件语言一般并不意图暗示一个或多个实施例无论如何都需要各特征、元件和/或步骤。
[0085]
根据一个实施例，存储器包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由处理器执行时使处理器在移动装置未接收到对用户接合输入的输入时从显示器移除控制输入。
[0086]
根据一个实施例，存储器包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由处理器执行时使处理器在显示器上显示针对车辆运动设置的输入，其中针对车辆运动设置的输入包括曲率输入、方向性输入和/或速度输入。
[0087]
根据一个实施例，针对车辆运动设置的输入基于移动装置的取向。
[0088]
根据一个实施例，本发明的特征还在于在显示器上显示：车辆图形；以及位于车辆图形的前端和/或后端的车辆路径图形，其中所述车辆路径图形基于车辆运动设置的输入，其中针对车辆运动设置的输入包括曲率输入，其中所述曲率输入包括车辆图形的挂车，其中所述挂车被配置为向左或向右拖动以提供曲率设置。
[0089]
根据一个实施例，控制输入提供速度输入，其中基于控制输入上的压力的测量值来确定速度设置。